Novas formas de materiais emissores de luz chamados fósforos, com maior versatilidade em relação às opções existentes, estão sendo desenvolvidas por pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) no Japão, com colegas da Universidade de Ciência de Tóquio e da Universidade de Hokkaido. Seu trabalho foi publicado na revista Science and Technology of Advanced Materials .



Os fósforos absorvem a energia da radiação eletromagnética, incluindo luz visível e raios X, e depois a liberam em cores que dependem de suas propriedades. Eles são usados ​​em muitas aplicações, incluindo diodos emissores de luz (LEDs), telas, cintiladores que detectam radiação como raios X e dispositivos optoeletrônicos.

“Precisamos encontrar fósforos com emissões prontamente ajustadas para explorá-los em um campo cada vez mais amplo de aplicações”, diz Takayuki Nakanishi, da equipe NIMS. "Neste trabalho, desenvolvemos um novo tipo de cristais de polímero com bandas de emissão de largura de linha muito estreitas, adequadas para fabricar a próxima geração de micro-LEDs." Espera-se que esses LEDs especializados sejam usados ​​em muitas aplicações industriais emergentes.

O trabalho é baseado em cristais luminescentes de polímero de lantanídeos construídos a partir de componentes que contêm um átomo central de európio (um elemento lantanídeo) complexado com grupos químicos orgânicos circundantes. A formação e agregação dos cristais podem ser controladas para ajustar as propriedades ópticas do produto para se adequar ao uso pretendido. Descobriu-se que as nanoesferas do polímero oferecem a maior eficiência óptica.

"O aspecto mais inovador da nossa pesquisa é que ela revela que os cristais poliméricos conectados pelas chamadas ligações de coordenação podem ser usados ​​como uma ampla gama de fósforos funcionais e estáveis ​​ao calor, de tamanho nano a macro", diz Nakanishi.

O próximo desafio da equipe é ampliar a faixa de comprimentos de onda que podem ser usados ​​para excitar os materiais. Os fósforos atuais são estimulados pela radiação ultravioleta. Mas para estender a sua utilidade a muito mais aplicações, a equipa espera passar para outros comprimentos de onda, especialmente os mais longos e, portanto, de menor energia.

Além das vantagens de alta eficiência de emissão de luz e estabilidade térmica, os novos fósforos também são muito fáceis de cristalizar e são facilmente dispersáveis ​​em solventes. Estas duas últimas propriedades tornam-nos adequados para a produção em larga escala que será necessária para concretizar plenamente o seu potencial.

"Esperamos que esferas poliméricas em nanoescala usando polímeros de coordenação como o nosso se tornem um material fluorescente novo e versátil, no mesmo nível dos pontos quânticos atualmente mais conhecidos", conclui Nakanishi.

Mais informações: Takayuki Nakanishi et al, Metamorfose estrutural e propriedades fotofísicas de polímero de lantanídeo nano e microcristalino termoestável com cadeias de coordenação flexíveis, Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados (2023). DOI:10.1080/14686996.2023.2183711
Fornecido pelo Instituto Nacional de Ciência de Materiais