Visse avancerede teknologier, såsom 3D -skærme, biosensering og sikkerhedsprint, kan anvende cirkulært polariseret luminescens (CPL), der produceres, når specifikke typer molekyler bestråles med UV -lys. Det elektriske felt af CPL roterer i en spiralform. Mekaniske ændringer i disse molekyler, såsom slibning, kan inducere en overgang, der skaber en reversibel emissionsfarveændring. Dette kaldes mekanokrom luminescens (MCL).
For at forbedre CPL -effektiviteten efter slibning testede forskere to forskellige let tilgængelige forbindelser for at forstå, hvordan CPL -egenskaberne ændrede sig ved slibning. Resultaterne blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition den 22. januar.
“Cirkulært polariseret luminescens (CPL) udstillet af chirale molekyler har et stort løfte om anvendelser inden for områder som tredimensionelle skærme og sikkerhedsudskrivning. Imidlertid har forskning i mekanisk stimuli-induceret CPL-skift i faststofmateriale været begrænset. Især især. , en betydelig udfordring ligger i den betydelige reduktion af CPL -effektiviteten, når krystaller amorfiseres af mekaniske stimuli, “sagde Suguru Ito, lektor i teknik ved Yokohama National University i Yokohama, Japan.
Chirale små organiske molekyler har vist sig at være meget fordelagtige til produktion af CPL. Chiral betyder, at molekylet ikke kan overlejres på dets spejlbillede. Chiralitet er vigtig for CPL, fordi det er et lys, der roterer på en cirkulær måde. Molekylets chiralitet kan hjælpe med at dirigere retningen af lysets rotation.
At forstå de andre molekylære egenskaber, der kan bestemme CPL -adfærd, kan hjælpe forskere med at skabe bedre designstrategier til chirale organiske molekyler. Et vigtigt trin er at udvikle mekanokrom Cpl. Når mekanokrom CPL er blevet undersøgt i fortiden, inducerede slibningen, der kræves for at inducere farveændringen, også strukturelle ændringer til de krystaller, der svækkede CPL.
Forskerne anvendte to molekylære forbindelser kaldet chirale pyrenylprolinamider 1 og 2, som udviser forskellige luminescensfarver i krystaltilstanden. De er begge designet til at inkludere en aminosyre, der giver molekylet sin chirale form, en pyrengruppe for både monomer og excimer -emission, der kontrollerer mængden af produceret energi, en amidgruppe til hydrogenbinding og en substituent R, der kontrollerer arrangementet i krystalstaten. Det første pyrenylprolinamid er et tert-butoxycarbonyl (BOC) derivat. Det andet pyrenylprolinamid er et 2,2,2-trichlorethoxycarbonyl (TROC) derivat.
Resultaterne hjalp med at identificere den bedste måde at designe molekylerne til at producere mekanokrom CPL afhængigt af de ønskede egenskaber.
“Vi har for første gang vist, at excimer -chiralitetsreglen kan anvendes til at erhverve strukturelle oplysninger om excimers dannet i den amorfe tilstand. Mest bemærkelsesværdigt i modsætning til tidligere rapporter, hvor CPL næsten forsvandt efter slibning, viser denne undersøgelse, at de stablede pyrener Ved intermolekylære hydrogenbindinger fremmer excimer-emission, selv i de amorfe tilstande.
Når man ser fremad, håber forskere at indstille retningslinjer. “Det næste trin er at etablere generelle designretningslinjer for molekyler, der muliggør CPL-cpl-skift i fast tilstand gennem mekaniske stimuli. Vores ultimative mål er udbredt implementering af materialer med skiftbar faststof CPL til applikationer såsom tredimensionelle skærme og sikkerhedsudskrivning,” sagde Ito.
Andre bidragydere inkluderer Shin Wakiyama og Hao Chen fra Yokohama National University; Masato Abekura og Hidehiro Uekusa fra Tokyo Institute of Technology; og Ryoya Ikemura og Yoshitane Imai fra Kindai University.