Framsteg inom optiska enheter stöds av utvecklingen av nya material. Mikrokristalliter av självlysande organiska föreningar kan fungera som små laserkällor för sådana enheter, till exempel, i displayer och andra komponenter. Dendrimerer erbjuder många fördelar som självlysande material, men hittills, de har inte använts som mikrokristalliter på grund av deras bräcklighet och dåliga kristallinitet. Nu, ett team av forskare har tagit fram dendrimerer som bildar robusta kristaller med laseregenskaper. Deras resultat publiceras i Angewandte Chemie .

Dendrimerer är polymerer som växer ut från en kärna genom tillsats av små molekyler för att bilda förlängda grenar, som förklarar deras namn, kommer från det grekiska ordet för träd. Dendrimerer har många fördelar som gör dem till intressanta självlysande material. De är mycket lösliga, vilket gör dem lätta att integrera i system; de har höga kvantutbyten, vilket betyder att du får tillbaka mycket av det ljus du sätter in; de är bra på att skörda ljus, och de tenderar att visa relativt låg luminescensförlust när de kondenseras till ett fast ämne.

Forskarna skapade en familj av dendrimerer - som blev större i storlek när generationstalet ökade - som består av karbazolenheter som bildar grenarna runt en mycket fluorescerande kärna. Dendrimererna bildade stabila enkristaller även när lösningsmedlet avlägsnades, och kunde analyseras genom enkristallröntgenanalys. Faktiskt, tredje generationens dendrimer, som har en molekylvikt på 4, 600 da, är den största organiska dendrimer som någonsin har analyserats på detta sätt.

"Våra dendrimerer har två nyckeldelar, " studie motsvarande författare professor Yohei Yamamoto förklarar. "Grenarna är uppbyggda av aromatiska molekyler som fungerar som ljusskördande antenner, samlar ljus som består av vågor i många olika plan, som är känt som icke-polariserat ljus. Detta ljus överförs sedan till den fluorescerande kärnan, vars struktur leder till att polariserat ljus - ljus med vågor i ett enda plan - genereras."

När dendrimerkristallerna utsattes för kraftig optisk pumpning, processen som används för att förstärka signalen i lasermaterial, de producerade förstärkt spontan emission och lasring med liten skada på materialets struktur eller de optiska egenskaperna.

"Familjen av dendrimerer som vi producerade avhjälper ett antal problem som har hindrat dessa material från att utnyttjas. Vi förväntar oss därför att de kommer att ge ett betydande bidrag till utvecklingen av organiska material för laseroptik, " säger professor Yamamoto. "Kristallernas robusta egenskaper och laseremission kommer att vara användbara för komponenter som optiska fullfärgsskärmar och mikrooptiska kretsar."