Группа ученых из университета Индианы, США, и Копенгагенского университета, Дания, преодолев несколько серьезных проблем, разработала технологию производства того, что можно назвать самым ярким флуоресцентным материалом на сегодняшний день. Более того, этот новый материал может эффективно выступать в роли наполнителя для красок и полимерных материалов, открывая возможности для создания элементов солнечных батарей следующего поколения, лазеров и многого другого.
Главная из проблем, которые были упомянуты в первом абзаце, заключается во взаимном влиянии флуоресцентных частиц, которые помещаются внутрь твердого тела или жидкого состава. Эти частицы располагаются хаотически, и большинство переизлучаемых ими фотонов света поглощается частицами, расположенными в непосредственной близости. Более того, если частицы касаются друг друга, то часть энергии поглощенного фотона света отбирается другой частицей. И все это, в свою очередь, снижает уровень флуоресценции, другими словами, краски и твердые материалы выглядят более тускло, чем они могли быть при «правильном» расположении частиц красителя.
Решением этой проблемы стали специальные макроциклические молекулы, имеющие форму звезды, которые не дают соприкасаться и взаимодействовать молекулам флуоресцентного вещества. Состав из этих макро-звезд был подмешан в краситель, и после этого в растворе образовались так называемые ионные изоляционные решетки. Эти решетки могут быть выращены в виде кристаллов, высушены и размолоты в порошки, которые, в свою очередь, могут быть нанесены тонким слоем на поверхности или включены в состав прозрачных полимерных материалов, придавая им соответствующий цвет.
В новой технологии есть некоторые особенности. Ранее ученые уже пытались использовать макроциклические молекулы для подобной цели, но в этих попытках ученые использовали цветные молекулы. Сейчас же ученые использовали бесцветные версии таких молекул, что позволило частицам флуоресцентного красителя работать «на полную мощность» за счет наличия свободного пространства между ними.
У новых сверхярких материалов, по мнению ученых, имеется масса областей применения, включая сбор солнечной энергии, лазеры, технологии отображения информации, материалы с «переключаемыми» оптическими свойствами и т.п. И в ближайшем времени ученые планируют продолжить работу над новыми материалами с целью адаптации их производства под условия, специфичные для каждой конкретной области применения.
«Пока мы еще не знаем всех пределов возможностей этих материалов, которые относятся к совершенно новому классу» — пишут исследователи, — «В ближайшее время мы проведем некоторые исследования, которые принесут нам понимание того, как на самом деле работают эти материалы. После чего мы станем способны управлять их свойствами еще на этапе проектирования производства других вещей, в состав которых будут входить наши сверхяркие материалы».
Источник:
