p O carbono não é apenas o elemento mais importante para a vida, ele também possui propriedades fascinantes próprias. O grafeno - uma folha de carbono puro com apenas um átomo de espessura - é um dos materiais mais fortes. Enrole o grafeno em um cilindro e você obterá nanotubos de carbono (CNTs), a chave para muitas tecnologias emergentes. p Agora, em um estudo relatado em Comunicações Químicas , pesquisadores da Universidade Kyushu do Japão aprenderam a controlar a fluorescência dos CNTs, potencialmente permitindo novos aplicativos.

p Os CNTs são naturalmente fluorescentes - quando colocados sob luz, eles respondem liberando luz própria, um processo denominado fotoluminescência. O comprimento de onda (cor) da fluorescência depende da estrutura dos tubos, como o ângulo em que são rolados. Os CNTs fluorescentes foram estudados para uso em iluminação LED e imagens médicas.

p A equipe de Kyushu teve como objetivo obter um controle mais preciso sobre o comprimento de onda de emissão. "A fluorescência ocorre quando os elétrons usam energia da luz para saltar para orbitais superiores em torno dos átomos, "explicam os principais autores." Eles voltam para um orbital inferior, em seguida, libere o excesso de energia na forma de luz. O comprimento de onda da luz emitida difere da luz de entrada, dependendo da energia do orbital emissor. "Embora a fluorescência seja frequentemente associada a materiais amarelos, a fluorescência desses CNTs é infravermelha, que é invisível a olho nu, mas pode ser detectado por sensores.

p Os pesquisadores usaram a química para amarrar moléculas orgânicas - hexágonos de átomos de carbono - aos CNTs. Isso empurrou os orbitais para cima ou para baixo, ajustando assim a fluorescência. Um dos seis átomos em cada hexágono foi ligado a um CNT, ancorando a molécula ao tubo. Outro estava ligado a um grupo extra de átomos (um substituinte). Por causa da forma hexagonal, os dois carbonos ligados podem ser adjacentes (denotado "o"), ou separados por um carbono ("m"), ou por dois ("p"). A maioria dos estudos usa o arranjo "p", onde o substituinte aponta para longe do CNT, mas a equipe de Kyushu comparou os três.

p O padrão "o" produziu fluorescência muito diferente de "m" e "p" - em vez de um comprimento de onda infravermelho, os CNTs agora emitiam dois. Isso resultou da distorção dos tubos pelos substituintes, que foram pressionados contra as paredes do tubo. Enquanto isso, para os arranjos "m" e "p", as energias dependiam de quais elementos estavam no substituinte. Por exemplo, O NO2 produziu lacunas maiores entre os orbitais do que o bromo. Isso não foi surpresa, como NO2 é melhor para atrair elétrons, criando um campo elétrico (dipolo). Contudo, o tamanho do efeito diferiu entre "m" e "p."

p "A variação nas energias orbitais com diferentes substituintes nos dá um controle preciso do comprimento de onda de emissão de CNTs em uma ampla faixa, "dizem os autores." O resultado mais importante é entender como os dipolos influenciam a fluorescência, assim, podemos projetar CNTs de forma racional com os comprimentos de onda muito precisos necessários aos dispositivos biomédicos. Isso pode ser muito importante para o desenvolvimento da bioimagem em um futuro próximo. "

p O artigo, "Modulação de fotoluminescência no infravermelho próximo por projeto de local de defeito usando isômeros de arila em nanotubos de carbono de parede única funcionalizados localmente, "foi publicado em Comunicações Químicas .