Vänster:CIE -system eller kromatikdiagram för att karakterisera färgerna. Ovan till höger:grönt utsläpp erhållet med linjärt polariserat ljus längs kanalerna. Nedan till höger:blå emission erhållen med hjälp av ljus linjärt vinkelrätt mot kanalerna OBS:pilarna anger riktningen i polariseringen av det använda ljuset.
UPV/EHU:s molekylära spektroskopigrupp, i samarbete med Institute of Catalysis and Petroleum Chemistry vid CSIC (Spanish National Research Council), har utvecklat ett mycket fluorescerande hybridmaterial som ändrar färg beroende på polariseringen av ljuset som det belyses av. Forskningen har publicerats i ACS Photonics , den nya tidskriften uteslutande ägnad åt Photonics publicerad av American Chemical Society.
Syftet med hybridmaterial med en organisk komponent och en annan oorganisk är att kombinera de bästa attributen för var och en till ett enda system. Labs över hela världen arbetar med att utveckla nya hybridmaterial för tekniska tillämpningar inom nanoteknik, särskilt, och dessa material används redan i lättviktsmaterial för bilar, sportutrustning, i biomimetiska material, som proteser, etc.
Det hybridmaterial som efterfrågas av forskargruppen vid Institutionen för fysisk kemi behövde uppfylla ett antal mycket specifika krav. Värdens oorganiska material behövde ha en kristallin struktur med parallella nanokanaler, så att molekylerna i det organiska gästmaterialet, ett färgämne, kunde justeras; storleken på värdens porer behövde vara mindre än 1 nm (en miljonedel av en millimeter) för att färgämnet bara skulle passa; till sist, inte bara en, men två färgämnen av liknande storlek och form behövdes, men de måste ha kompletterande optiska egenskaper som skulle reagera annorlunda när de stimulerades av ljus.
Så den största utmaningen var att uppnå den perfekta passformen mellan den oorganiska nanostrukturen och färgmolekylerna. De uppnådde det genom att som värdmaterial använda ett aluminofosfat (AIPO-11) som har en lämplig porstorlek för att rymma färgämnen med en struktur av tre sammansmälta bensenringar, som de utvalda:pyronin, med grön fluorescens, och akridin, med blå fluorescens. ”Färgämnena kommer in i ordning, de anpassar sig längs nanokanalerna, och deras fluorescerande egenskaper förbättras i dem, ”Förklarade Virginia Martinez, en Ramón y Cajal -forskare i Molecular Spectroscopy -gruppen. Förbättringen beror inte bara på att färgämnets molekylära flexibilitet är begränsad, men också för att det senare ingår monomeriskt, med andra ord, den går in i kanalen i separata enheter, och tack vare det är de mycket självlysande eftersom fluorescensen förloras när de tillsätts.
För att få den perfekta passformen, syntesförfarandet spelade en grundläggande roll. Vanligtvis, i fotoaktiva hybridmaterial införs den organiska delen i den oorganiska delen från gas- eller vätskefasen med hjälp av diffusion, men med denna metod uppnåddes inte den ocklusionsnivå som denna forskning behövde. Så de valde att sätta in färgämnet i gelén med vilket det oorganiska materialet syntetiseras, så att när kristallen växte skulle den organiska kromoforen gradvis införlivas.
I början, de satte in ett enda färgämne, pyronin, och erhöll ett mycket självlysande material. Faktiskt, genom att använda konfokal fluorescensmikroskopi, de registrerade en nästan total anpassning av färgmolekylerna längs kanalen (dikroiskt förhållande på 40), en inriktning som inte tidigare hade rapporterats.
De fortsatte sedan med att införliva pyronin och akridin i syntesprocessen samtidigt och fick rektangulära kristaller på 30 x 20 mikron som påfallande ändrade färg beroende på polariseringen av ljuset som de belystes av:om polarisationen ägde rum längs kanal sågs det som grönt; om det inträffade vinkelrätt, den visade färgen blå. Detta beteende indikerade att en energioverföring ägde rum mellan färgämnena.
”Stämningen av färg är också en momentan, effektiv process som kan reverseras helt och återges med hög motståndskraft mot trötthet, "påpekade Iñigo López-Arbeloa. Så de potentiella tillämpningarna av fotoaktiva hybridmaterial av denna typ är många:de kan användas som antenn i solceller, att lagra information, i fotoniska kablar, i lasersystem, etc. Faktum är att det nya hybridmaterialet utgör ett framsteg i utvecklingen av avstämbara lasrar för solid state, av stort biomedicinskt intresse, eftersom de är lättare att använda och mindre förorenande än de vätskor som för närvarande används.
