Novos filmes plásticos coloridos para sensores versáteis e displays eletrônicos
A) estrutura química da molécula sensora desenvolvida, b) mudança de cor da solução quando íons de flúor são adicionados, e c) mudança de cor da luminescência quando íons de flúor são adicionados.d) a luminescência do filme polimérico preparado pela adição de flúor íons. Crédito:Youhei Takeda A eletrônica inovadora é uma das muitas aplicações dos plásticos modernos. Alguns esforços de pesquisa recentes utilizaram plástico para melhorar o realismo das cores das tecnologias de exibição.
Agora, em um estudo publicado recentemente na Angewandte Chemie International Edition , pesquisadores da Universidade de Osaka e parceiros colaboradores desenvolveram uma molécula de borano que exibe emissão de luz incomum ao se ligar ao flúor. Incorporar sua molécula em plástico comum é simples, resultando em materiais versáteis para exibição eletrônica e aplicações de detecção química.
Uma classe de moléculas conhecidas como triarilboranos (TABs) possui propriedades fotoquímicas que são úteis em óptica. Por exemplo, ao ligar-se a um ânion como o flúor, a ruptura da estrutura eletrônica do TAB geralmente causa duas coisas na emissão de luz:encurta o comprimento de onda (desvio para o azul) e reduz a intensidade (resposta de desligamento).
O alongamento do comprimento de onda da emissão (desvio para o vermelho) é quase sem precedentes porque os princípios de design correspondentes não estão disponíveis. O desenvolvimento de uma nova classe de TAB que exiba uma resposta de detecção com desvio para o vermelho e possa ser facilmente incorporada em eletrônicos plásticos e tecnologias semelhantes é o problema que os pesquisadores pretendiam resolver.
“Nosso sensor baseado em borano exibe uma resposta desviada para o vermelho ao se ligar a um ânion como o flúor”, explica Nae Aota, principal autor do estudo. "Nosso método é baseado na redução da lacuna de energia orbital da molécula no estado fundamental e no aumento da transferência de carga no estado excitado, invertendo o papel do TAB de aceitador eletrônico para doador."
Um destaque do trabalho dos pesquisadores é a fácil incorporação de um fluoreto TAB em filmes de polímero de poliestireno e poli(metacrilato de metila). A matriz polimérica não prejudicou a emissão de luz com desvio para o vermelho. Na verdade, um filme exibiu luz branca quente – uma propriedade altamente desejada que imita a luz solar. Além disso, a cor da emissão de luz foi ajustada com precisão, simplesmente ajustando a quantidade de flúor adicionado.
“Estamos entusiasmados com a versatilidade dos nossos filmes finos”, disse Youhei Takeda, autor sênior. "Podemos usar a bipolaridade do fenazaborida para preparar filmes plásticos que vão do azul ao infravermelho próximo para exibições e detecção de ânions ultrassensíveis."
Este trabalho é um importante avanço nas tecnologias de display eletrônico. Além disso, ajustando a seletividade do TAB à ligação de ânions (ou seja, detectando apenas um tipo de ânion, mesmo na presença de outros ânions potencialmente concorrentes), as aplicações para tecnologias de detecção altamente procuradas serão diretas.
