Experiência produz os objetos mais fluorescentes já feitos na História

As novidades no mundo em que vivemos parecem surgir diariamente. São tantas as coisas que somos incapazes de acompanhar todas elas. Mas conseguimos acompanhar algumas. Como esse novo material fluorescente mais brilhante que é o primeiro desse tipo.

Uma equipe de químicos não quis apenas melhorar as moléculas fluorescentes. Eles desenvolveram um novo material, que preserva as propriedades ópticas dos corantes fluorescentes. Isso evita um dos maiores problemas na produção de materiais fluorescentes, que é a tendência dos corantes desbotarem e mudar de cor quando são convertidos para um estado sólido partindo do líquido. Esse trabalho não foi feito apenas por uma diversão.

“Esses materiais têm aplicações potenciais em qualquer tecnologia que necessite de fluorescência brilhante ou demande propriedades ópticas de design, incluindo coleta de energia solar, bioimagem e lasers”, disse o químico, Amar Flood, da Universidade de Indiana.

“Além disso, existem aplicações interessantes que incluem a conversão ascendente de luz para capturar mais do espectro solar em células solares, materiais comutáveis ​​de luz usados ​​para armazenamento de informações e vidro fotocrômico e luminescência circularmente polarizada que pode ser usada na tecnologia de exibição 3D”, continuou.

Material

Essas moléculas fluorescentes absorvem a luz e a reemitem em comprimentos de ondas mais longos e menor energia. Isso tem várias aplicações que vão muito além dos marcadores de texto. Indo desde biomarcadores fluorescentes em pesquisas de células, até tecnologia de tela OLED.

Entretanto, de mais de 100 mil corantes fluorescentes desenvolvidos até o momento, quase nenhum pode ser misturado de uma maneira previsível e confiável. E criar materiais fluorescentes sólidos é igualmente desafiador. Isso porque, quando os corantes são convertidos em sólidos, eles tendem a sofrer um resfriamento, que é um escurecimento no seu brilho. E suas cores mudam e sua eficiência quântica se degrada.

Esse fenômeno é bastante conhecido e chamado de acoplamento de excitons. Que é quando os corantes são convertidos em sólidos e eles ficam compactados, e isso resulta no acoplamento.

Fluorescente

E as mudanças ópticas que surgem desse acoplamento são bem difíceis de prever. Mas o certo é dizer que é muito difícil transferir de forma confiável as propriedades ópticas de um líquido fluorescente para um sólido.

“O problema da têmpera e do acoplamento entre os corantes surge quando os corantes ficam ombro a ombro dentro dos sólidos. Eles não podem ajudar, mas ‘tocar’ uns aos outros. Como crianças pequenas sentadas na hora da história, eles interferem uns nos outros e param de se comportar como indivíduos”, explicou Flood.

A equipe então desenvolveu uma solução para esse problema se baseando em manter as moléculas fluorescentes separadas. Eles pegaram uma solução incolor de moléculas de macrociclo, chamadas cianostars, e as misturaram com o corante fluorescente.

Usar esses macrociclos, que é uma grande classe de moléculas em forma de anel, não é nenhuma ideia nova. E outros pesquisadores já tentaram isso antes. Mas a diferença é que nas tentativas anteriores eles usaram macrociclos coloridos.

Conforme a solução secava, ela formou o que a equipe chamou de redes de isolamento iônico de pequenas moléculas (SMILES). Eles mantinham efetivamente as moléculas de corante compartimentadas separadas umas das outras. Isso as impedia de interagir e preservava suas propriedades ópticas com alta fidelidade.

“Algumas pessoas pensam que os macrociclos incolores não são atraentes, mas permitiram que a estrutura de isolamento expressasse totalmente a fluorescência brilhante dos corantes livres das cores dos macrociclos”, disse Flood.

Usos

O material pode ser levado em várias direções. Ele pode ser transformado em cristais, pode formar um pó seco, ou então pode ser incorporado diretamente em polímeros. Os pesquisadores descobriram que funcionou perfeitamente com vários corantes fluorescentes que estão disponíveis no mercado.

Isso quer dizer que qualquer corante fluorescente disponível atualmente deve funcionar imediatamente com a solução de macrociclo da equipe para conseguir produzir um material sólido e brilhante que preserva com precisão as propriedades do corante líquido.

Mas ainda existe muito trabalho a ser feito. Desenvolver o material foi apenas o primeiro passo. Agora, a equipe tem que estudá-lo. “Esses materiais são totalmente novos, então não sabemos quais de suas propriedades inatas vão realmente oferecer funcionalidade superior”, disse Flood.

“Também não conhecemos os limites dos materiais. Portanto, desenvolveremos uma compreensão fundamental de como eles funcionam, fornecendo um conjunto robusto de regras de design para fazer novas propriedades. Isso é fundamental para colocar esses materiais nas mãos de outros – nós deseja buscar crowd sourcing e trabalhar com outras pessoas nesse esforço”, concluiu.