Om du skulle titta på en kolnanorör med blotta ögat skulle du inte se mycket mer än svart pulver, men nu har ett team av EU-finansierade forskare utvecklat ett nytt sätt att göra dessa fleranvändbara nanotekniska byggstenar mer synliga.
Kolnanorör är strukturer som liknar massor av bikakeformade sexkantar som alla rullas ihop till ett sömlöst cylindriskt rör. Det är svårt att få dem att avge ljus eftersom de är utmärkta elektriska ledare och fångar energin från andra självlysande kemiska arter placerade i närheten.
Men nu har det paneuropeiska teamet utarbetat sätt att använda kolnanorörens relativt höga ytarea, som tillåter många andra molekyler, inklusive de som kan avge ljus, att fästa sig vid det. Dessa molekyler har formen av kemikalier som kan visa rött ljus.
Som en del av ett EU -projekt, forskare från Belgien, Frankrike, Tyskland, Ungern, Italien och Polen har förberett och karakteriserat självlysande material där lämpligt utformade organiska och oorganiska luminoforer är inkapslade i nano-behållare (dvs kolnanorör och koordinationsburar) där de kan bevara och till och med förbättra deras utsläpp.
Projektets yttersta mål är att skapa ett bibliotek med självlysande moduler som sänder ut i hela VIS-NIR-regionen för att producera överlägsna funktionella hybridmaterial. Emissionens färginställning definieras av den utsändande gästen, medan mångsidigheten i den slutliga applikationen styrs via skräddarsydd kemisk funktionalisering av värden.
"Vi deltar i projektet som en forskargrupp specialiserad på studier av lantanidföreningar. Vi bestämde oss för att kombinera deras höglysande egenskaper med utmärkta mekaniska och elektriska egenskaper hos nanorör, "säger professor Marek Pietraszkiewicz från Warszawas institut för fysisk kemi vid polska vetenskapsakademien (IPC PAS), en av FINELUMEN -konsortiepartnerna.
Dock, laget upptäckte att det inte bara var ett enkelt fall att hålla fast vid dessa ljusemitterande molekyler, som forskaren Valentina Utochnikova från IPC PAS förklarar:
"Anslutning av ljusemitterande komplex direkt till nanoröret är, dock, inte gynnsamt, eftersom det senare, som en svart absorberare, skulle mycket släcka luminescensen. "
För att bekämpa denna oönskade ljusabsorption, laget utsatte först kolnanorören för en termisk reaktion vid 140 till 160 grader Celsius i en lösning av jonisk vätska modifierad med en terminal azidofunktion. Reaktionen ger nanorör belagda med molekyler som fungerar som ankare-länkar. På en sida, ankarna är fästa på ytan av nanoröret, och å andra sidan kan de fästa molekyler som kan visa synligt ljus. Den fria terminalen för varje länk bär en positiv laddning.
Så förberedda nanorör överförs därefter till en annan lösning som innehåller ett negativt laddat lantanidkomplex-tetrakis- (4, 4, 4-trifluoro-1- (2-naftyl-1, 3-butanedionato) europium.
"Lantanidföreningar innehåller element från VI -gruppen i det periodiska systemet och är mycket attraktiva för fotonik, eftersom de kännetecknas av ett högt luminescenskvantutbyte och en hög färgrenhet för det utsända ljuset, "kommenterar Valentina Utochnikova.
Efter upplösning i lösning, negativt laddade europium -komplex fångas spontant av positivt laddade fria terminaler för ankare fästa vid nanorör på grund av elektrostatisk interaktion. Senare, varje nanorör är hållbart belagd med molekyler som kan avge synligt ljus. När reaktionen är klar tvättas och torkas de modifierade nanorören.
Slutresultatet är ett sotat pulver som vid exponering för UV -strålning avger rött ljus tack vare lantanidkomplexen förankrade till kolnanorören.
Genom att göra dessa material så mångsidiga som möjligt finns en enorm potential för deras ökade användning inom bioimaging, optoelektroniska enheter och sensorer.
