Des chercheurs découvrent l'accès à de nouveaux matériaux fluorescents

Augmentation significative de l'efficacité de la fluorescence - Large éventail d'applications dans la vie quotidienne

14.03.2023 - Allemagne

La fluorescence est un phénomène naturel fascinant. Il est basé sur le fait que certains matériaux peuvent absorber la lumière d'une certaine longueur d'onde et émettre ensuite de la lumière d'une longueur d'onde différente. Les matériaux fluorescents jouent un rôle important dans notre vie quotidienne, par exemple dans les écrans modernes. En raison de la forte demande d'applications, la science s'efforce constamment de produire des molécules nouvelles et facilement accessibles ayant une grande efficacité de fluorescence. La chimiste Evamarie Hey-Hawkins de l'université de Leipzig et ses collègues se sont spécialisés dans une catégorie particulière de matériaux fluorescents : les phospholes.

Il s'agit de structures d'hydrocarbures avec un atome de phosphore central. En expérimentant cette substance, Nils König, du groupe de travail de Hey-Hawkins, a découvert l'accès à de nouveaux matériaux fluorescents. Il vient de publier ses résultats dans la revue "Chemical Science".

"Les phospholes peuvent être modifiés par certaines réactions chimiques, ce qui a un impact majeur sur la couleur et l'efficacité de la fluorescence de la molécule. Une autre particularité de ces substances est leur structure en forme d'hélice", explique König. Lorsque ces molécules sont dissoutes dans un solvant et exposées à la lumière UV, elles ne deviennent pas fluorescentes. L'énergie absorbée est libérée sous forme de mouvement de rotation, ce qui fait tourner les molécules comme une hélice dans le solvant. À l'état cristallin, cependant, la capacité de rotation est fortement limitée, ce qui fait que les substances deviennent fortement fluorescentes sous l'effet de la lumière UV. Ce comportement est connu sous le nom d'émission induite par l'agrégation (AIE).

Dans l'article récemment publié, Nils König et ses collègues ont démontré une nouvelle réaction sur les phospholes à base d'AIE, ce qui a permis d'accéder à une nouvelle classe de substances. Les phospholes peuvent être modifiés dans des conditions douces par des isocyanates, une classe de substances réactives composées d'azote, d'oxygène et de carbone, qui sont peu coûteuses et largement disponibles en raison de leurs applications industrielles dans le domaine des polymères et de la biochimie. Cette réaction, qui semble contredire la chimie organique classique, se caractérise par des rendements élevés et une excellente économie d'atomes.

Les propriétés optiques des nouvelles substances ont été étudiées en collaboration avec l'Institut d'ingénierie des surfaces (IOM) de Leipzig, le Centre de nanotechnologie (CeNTech) et l'Université de Münster (WWU). Il s'est avéré que cette simple modification augmentait considérablement l'efficacité de la fluorescence par rapport aux substances d'origine. Cela est dû à la formation d'une interaction unique entre les parties du cadre moléculaire, qui renforce considérablement la molécule à l'état solide et conduit à une fluorescence plus forte. La nouvelle méthode de modification apporte donc une contribution majeure à la compréhension du concept AIE et pourrait servir d'outil pour synthétiser de nouveaux colorants efficaces pour les écrans ou comme marqueurs de biomolécules.

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