Innovativ elektronik är en av många tillämpningar av modern plast. Vissa nya forskningsansträngningar har använt plast för att förbättra färgrealismen hos skärmtekniker.
Nu, i en studie som nyligen publicerades i Angewandte Chemie International Edition , har forskare från Osaka University och samarbetspartners utvecklat en boranmolekyl som uppvisar ovanlig ljusemission vid bindning till fluor. Att införliva sin molekyl i vanlig plast är enkelt, vilket resulterar i mångsidiga material för elektroniska displayer och kemiska avkänningstillämpningar.
En klass av molekyler som kallas triarylboraner (TAB) har fotokemiska egenskaper som är användbara inom optik. Till exempel, vid bindning till en anjon som fluorid, gör störningar av TAB:s elektroniska struktur ofta två saker för ljusemissionen:förkortar våglängden (blåskiftning) och minskar intensiteten (avstängningssvar).
Att förlänga emissionsvåglängden (rödförskjutning) är nästan aldrig tidigare skådat eftersom motsvarande designprinciper inte är tillgängliga. Att utveckla en ny klass av TAB som uppvisar en rödförskjuten avkänningsrespons och som enkelt kan integreras i plastelektronik och liknande teknologier är problemet som forskarna försökte ta itu med.
"Vår boranbaserade sensor uppvisar en rödförskjuten respons vid bindning till en anjon som fluorid", förklarar Nae Aota, huvudförfattare till studien. "Vår metod är baserad på att minska orbital energigap för molekylen i grundtillståndet och förbättra laddningsöverföringen i det exciterade tillståndet genom att vända TAB:s roll från elektronisk acceptor till donator."
En höjdpunkt i forskarnas arbete är den lätta inkorporeringen av en TAB-fluorid i polystyren- och poly(metylmetakrylat) polymerfilmer. Polymermatrisen försämrade inte den rödförskjutna ljusemissionen. Faktum är att en film uppvisade varmt vitt ljus - en mycket önskad egenskap som efterliknar solljus. Dessutom kunde färgen på ljusemissionen finjusteras genom att helt enkelt justera mängden tillsatt fluorid.
"Vi är glada över mångsidigheten i våra tunna filmer", säger Youhei Takeda, senior författare. "Vi kan använda fenazaboridens bipolaritet för att förbereda plastfilmer från blått till nära-infrarött för skärmar och ultrakänslig anjondetektion."
Detta arbete är ett viktigt steg framåt inom elektronisk displayteknik. Dessutom, genom att ställa in TAB:s selektivitet till anjonbindning (d.v.s. detektera endast en typ av anjon även i närvaro av andra potentiellt konkurrerande anjoner), kommer tillämpningar på mycket eftertraktade avkänningstekniker att vara okomplicerade.
Mer information: Nae Aota et al, Anion-Responsive Colorimetric and Fluorometric Red-Shift in Triarylborane Derivatives:Dual Role of Phenazaborine as Lewis Acid and Electron Donor, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI:10.1002/anie.202405158
Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition
Tillhandahålls av Osaka University
