Los investigadores descubren nuevos materiales fluorescentes

Aumento significativo de la eficacia de la fluorescencia - Amplia gama de aplicaciones en la vida cotidiana

14.03.2023 - Alemania

La fluorescencia es un fenómeno natural fascinante. Se basa en el hecho de que ciertos materiales pueden absorber luz de una determinada longitud de onda y luego emitir luz de una longitud de onda diferente. Los materiales fluorescentes desempeñan un papel importante en nuestra vida cotidiana, por ejemplo en las pantallas modernas. Debido a la gran demanda de aplicaciones, la ciencia se esfuerza constantemente por producir moléculas nuevas y de fácil acceso con una alta eficacia fluorescente. La química Evamarie Hey-Hawkins, de la Universidad de Leipzig, y sus colegas se han especializado en una clase particular de materiales fluorescentes: los fosfolos.

Se trata de estructuras de hidrocarburos con un átomo central de fósforo. En experimentos con esta sustancia, Nils König, del grupo de trabajo de Hey-Hawkins, ha descubierto nuevos materiales fluorescentes. Ahora ha publicado sus hallazgos en la revista "Chemical Science".

"Los fosfoles pueden modificarse mediante determinadas reacciones químicas, lo que influye notablemente en el color y la eficacia de la fluorescencia de la molécula. Otra característica especial de estas sustancias es su estructura en forma de hélice", explica König. Cuando estas moléculas se disuelven en un disolvente y se exponen a la luz ultravioleta, no emiten fluorescencia. La energía absorbida se libera en forma de movimiento de rotación, haciendo que las moléculas giren como una hélice en el disolvente. Sin embargo, en estado cristalino, la capacidad de rotación es muy limitada, lo que hace que las sustancias presenten una fuerte fluorescencia bajo la luz ultravioleta. Este comportamiento se conoce como emisión inducida por agregación (AIE).

En el artículo recientemente publicado, Nils König y sus colegas demostraron una nueva reacción en fosfolos basados en AIE, que permitió acceder a una nueva clase de sustancias. Los fosfoles pueden modificarse en condiciones suaves mediante isocianatos, una clase reactiva de sustancias compuestas por los elementos nitrógeno, oxígeno y carbono, que son baratas y están ampliamente disponibles debido a sus aplicaciones industriales en el campo de los polímeros y la bioquímica. Esta reacción, que parece contradecir la química orgánica clásica, se caracteriza por un alto rendimiento y una excelente economía de átomos.

Las propiedades ópticas de las nuevas sustancias se investigaron en colaboración con el Instituto de Ingeniería de Superficies (IOM) de Leipzig, así como con el Centro de Nanotecnología (CeNTech) y la Universidad de Münster (WWU). Resultó que la sencilla modificación aumentaba significativamente la eficacia de la fluorescencia en comparación con las sustancias originales. Esto se debe a la formación de una interacción única entre partes del armazón molecular, que refuerza significativamente la molécula en estado sólido y da lugar a una fluorescencia más intensa. Así pues, el nuevo método de modificación supone una importante contribución a la comprensión del concepto de AIE y podría servir como herramienta para sintetizar nuevos colorantes eficientes para pantallas o como marcadores de biomoléculas.

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