Ao redor do mundo, uma grande quantidade de trabalho de pesquisa e desenvolvimento está sendo feito atualmente em produtos contendo carbono, ou orgânico, moléculas que emitem luz colorida após a excitação apropriada. Este campo de pesquisa é impulsionado pela indústria de displays e pelo desenvolvimento de técnicas de imagem biomédica. Embora o ajuste preciso de cor em corantes fluorescentes orgânicos até agora tenha sido normalmente alcançado pela mistura de diferentes moléculas, Os pesquisadores da ETH desenvolveram agora uma abordagem que pode gerar uma ampla paleta de cores por meio de ajustes químicos nas próprias moléculas.

Yinyin Bao, um líder de grupo no grupo do professor ETH Jean-Christophe Leroux, e sua equipe de cientistas se voltou para polímeros orgânicos fluorescentes para este trabalho. Esses polímeros podem ser considerados cadeias móveis de comprimentos variados. “As correntes têm estrutura simétrica, e dois componentes dentro deles contribuem para a fluorescência, "Bao explica." Um componente, chamado de fluoróforo, fica no meio da corrente, enquanto o outro componente ocorre uma vez em cada uma das duas extremidades da cadeia. "Unindo o fluoróforo no meio da cadeia com cada extremidade da cadeia estão os elos cujo número e estrutura os cientistas podem ajustar. suas extremidades ficam perto do fluoróforo e a cadeia é simultaneamente irradiada com luz ultravioleta, ele fica fluorescente.

A distância afeta a interação

Os cientistas agora puderam mostrar que a cor da fluorescência não depende apenas da estrutura dos elos e pontas da cadeia, mas também no número de elos da cadeia. "É a interação da extremidade da cadeia e do fluoróforo que é responsável pela fluorescência desses polímeros, "Bao diz:" A distância entre os dois componentes afeta como eles interagem e, portanto, a cor que é emitida. "

Usando um método chamado polimerização viva, os pesquisadores podem regular o número de elos da cadeia. Primeiro, eles aumentam gradualmente a cadeia por um processo lento de fixação de blocos de construção ao fluoróforo. Assim que o comprimento desejado for alcançado, os cientistas podem encerrar o processo e, simultaneamente, gerar a molécula do final da cadeia. Foi assim que os pesquisadores produziram polímeros com cores diferentes:com menos de 18 blocos de construção, as moléculas adquirem uma fluorescência amarela; com 25 elos de corrente, verde; e com 44 ou mais links, azul. "O que há de especial nisso é que esses polímeros luminescentes são todos compostos dos mesmos componentes. A única diferença é o comprimento da cadeia, "Bao diz.

OLEDs com ampla gama de cores

A equipe de pesquisa, incluindo cientistas do grupo do professor ETH Chih-Jen Shih e do Royal Melbourne Institute of Technology na Austrália, publicou seu trabalho no jornal Avanços da Ciência . Atualmente, os pesquisadores podem produzir polímeros fluorescentes em amarelo, verde e azul, mas eles estão trabalhando para estender o princípio para incluir outras cores, incluindo vermelho.

Esses novos polímeros fluorescentes não podem ser usados ​​diretamente como OLEDs (LEDs orgânicos) em telas porque sua condutividade elétrica não é suficientemente alta, Bao explica. Contudo, deveria ser possível combinar os polímeros com moléculas semicondutoras para produzir OLEDs de ampla gama de cores de maneira simples. Usado em usinas de energia solar concentrada, eles também poderiam coletar a luz solar com mais eficiência e, assim, aumentar a eficiência das plantas. Bao vê suas principais áreas de aplicação em procedimentos de diagnóstico de laboratório que usam fluorescência, por exemplo em PCR, bem como em microscopia e procedimentos de imagem em biologia celular e medicina. Outros usos potenciais seriam como recursos de segurança em notas e certificados ou em passaportes.