O Grupo de Espectroscopia Molecular da UPV / EHU, em colaboração com o Instituto de Catálise e Química do Petróleo do CSIC (Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha), desenvolveu um material híbrido altamente fluorescente que muda de cor dependendo da polarização da luz pela qual é iluminado. A pesquisa foi publicada em ACS Photonics , a nova revista dedicada exclusivamente à Photonics publicada pela American Chemical Society.

O objetivo com relação aos materiais híbridos com um componente orgânico e outro inorgânico é combinar os melhores atributos de cada um em um único sistema. Laboratórios de todo o mundo estão trabalhando para desenvolver novos materiais híbridos para aplicações tecnológicas em nanotecnologias, em particular, e esses materiais já estão sendo usados ​​em materiais leves para carros, equipamentos esportivos, em materiais biomiméticos, como próteses, etc.

O material híbrido procurado pelo grupo de pesquisa do Departamento de Físico-Química precisava atender a uma série de requisitos muito específicos. O material inorgânico hospedeiro precisava ter uma estrutura cristalina com nanocanais paralelos, de modo que as moléculas no material orgânico convidado, uma tintura, poderia ser alinhado; o tamanho dos poros do hospedeiro precisava ser menor que 1 nm (uma milionésima parte do milímetro) para que a tinta cabesse; finalmente, não apenas um, mas eram necessários dois corantes de tamanho e forma semelhantes, mas eles tinham que ter propriedades ópticas complementares que respondessem de forma diferente quando estimuladas pela luz.

Portanto, o principal desafio era atingir aquele encaixe perfeito entre a nanoestrutura inorgânica e as moléculas do corante. Eles conseguiram isso usando como material hospedeiro um aluminofosfato (AIPO-11) que tem um tamanho de poro adequado para acomodar corantes com uma estrutura de três anéis de benzeno fundidos, como os escolhidos:pironina, com fluorescência verde, e acridina, com fluorescência azul. “As tinturas entram em ordem, eles se alinham ao longo dos nanocanais, e suas propriedades fluorescentes são melhoradas neles, ”Explicou Virginia Martinez, um pesquisador Ramón y Cajal no grupo de Espectroscopia Molecular. A melhora se deve não apenas ao fato de que a flexibilidade molecular do corante é restrita, mas também porque o último é incluído monomericamente, em outras palavras, entra no canal em unidades separadas, e graças a isso eles são altamente luminescentes porque a fluorescência é perdida quando eles são adicionados.

Para obter esse ajuste perfeito, o procedimento de síntese desempenhou um papel fundamental. Usualmente, em materiais híbridos fotoativos, a parte orgânica é inserida na parte inorgânica a partir da fase gasosa ou líquida por meio de difusão, mas com este método o nível de oclusão que esta pesquisa necessitou não foi alcançado. Então, eles optaram por inserir o corante no gel com o qual o material inorgânico é sintetizado, de modo que, à medida que o cristal crescia, o cromóforo orgânico seria gradualmente incorporado.

No inicio, eles inseriram um único corante, pironina, e obteve um material altamente luminescente. Na verdade, usando microscopia confocal de fluorescência, eles registraram um alinhamento quase total das moléculas de corante ao longo do canal (proporção dicróica de 40), um alinhamento que não havia sido relatado anteriormente.

Eles então passaram a incorporar pironina e acridina no processo de síntese ao mesmo tempo e obtiveram cristais retangulares de 30 x 20 mícrons que mudaram de cor notavelmente dependendo da polarização da luz pela qual estavam sendo iluminados:se a polarização ocorreu ao longo do canal foi visto como verde; se ocorreu normalmente, ele exibia a cor azul. Este comportamento indicou que uma transferência de energia estava ocorrendo entre os corantes.

“A afinação da cor também é instantânea, processo eficiente que pode ser totalmente revertido e reproduzido com alta resistência à fadiga, "apontou Iñigo López-Arbeloa. Portanto, as aplicações potenciais de materiais híbridos fotoativos deste tipo são inúmeras:eles podem ser usados ​​como antenas em células fotovoltaicas, para armazenar informações, em cabos fotônicos, em sistemas a laser, etc. Na verdade, o novo material híbrido constitui um avanço no desenvolvimento de lasers de estado sólido sintonizáveis, de grande interesse biomédico, uma vez que são mais fáceis de usar e menos poluentes que os líquidos usados ​​atualmente.