Figura 1:Imagens do sistema LCST sob irradiação de luz UV em baixa temperatura (esquerda), alta temperatura (centro), e durante a diminuição da temperatura (direita). Crédito:Universidade de Osaka
Dependendo de sua solubilidade, sólidos podem se dissolver completamente em líquidos para formar soluções claras, ou formar suspensões que ainda contêm sólidos não dissolvidos. Soluções de polímeros geralmente têm uma temperatura de solução crítica mais baixa; somente abaixo dessa temperatura o polímero é completamente solúvel em todas as concentrações.
Contudo, é raro que as misturas não poliméricas tenham uma temperatura de solução crítica mais baixa porque as moléculas pequenas geralmente se tornam mais solúveis à medida que são aquecidas.
Os pesquisadores da Universidade de Osaka criaram agora uma mistura de pequenas moléculas orgânicas e inorgânicas que tem uma temperatura de solução crítica mais baixa. Sua mistura luminescente é facilmente trocada de uma solução para uma suspensão e vice-versa, simplesmente mudando a temperatura. O sistema, que tem uma cor de emissão diferente dependendo se está no estado de solução ou suspensão, será útil para o desenvolvimento de novos materiais termo-responsivos que mudam de cor quando aquecidos. O estudo foi publicado recentemente na revista. Materiais avançados .
“Esse comportamento geralmente só é observado em sistemas poliméricos, "diz o professor associado Akinori Saeki, autor correspondente do estudo, "porque eles sofrem mudanças estruturais em altas temperaturas que reduzem sua solubilidade. Este é o primeiro exemplo de um sistema luminescente de baixa temperatura de solução crítica baseado em molécula / íon."
Figura 2:Estruturas propostas na solução em baixa temperatura (esquerda) e nanopartículas de perovskita em alta temperatura (direita). Os íons / moléculas envolvidos são ilustrados na parte inferior. As imagens inseridas são aquelas sob luz ambiente (superior) e irradiação de luz laser (375 nm). Crédito:Universidade de Osaka
Os pesquisadores basearam seu sistema em nanopartículas de brometo de chumbo e metil amônio, que têm sido usados para desenvolver LEDs e lasers de nova geração. Observando que essas nanopartículas são reversivelmente quebradas em seus componentes moleculares na presença de certas aminas, os pesquisadores prepararam uma mistura das nanopartículas com metilamina e outras moléculas orgânicas.
Em temperatura ambiente, a mistura era uma solução límpida que emitia luz azul quando irradiada sob luz ultravioleta. Quando os pesquisadores aqueceram esta solução transparente, Contudo, ficou branco e turvo, e então formou uma suspensão amarela acima de uma temperatura crítica. A suspensão amarela emitia luz verde quando irradiada com luz ultravioleta.
"Usando difração de raios-X, descobrimos que a solução clara continha fios 1D solúveis feitos de brometo de chumbo, metilamina e ácido oleico, "Dr. Saeki diz." À medida que a solução foi aquecida, esses fios reorganizados em um cocristal contendo brometo de chumbo e metilamina, que era insolúvel no solvente. "
O cocristal intermediário foi uma etapa essencial antes da formação das nanopartículas amarelas em temperaturas mais altas, e sua montagem e fragmentação foram mediadas pelas moléculas orgânicas ácido oleico e metilamina.
Ajustando o sistema variando as concentrações das moléculas orgânicas ou ajustando a proporção de íons haleto (cloreto, brometo e iodeto) nas nanopartículas, os pesquisadores desenvolveram uma série de sistemas multicoloridos com o mesmo comportamento luminescente, e espero usá-los em fotomateriais de nova geração.
