Удалось решить давнюю проблему и создать флуоресцентный материал с высокой яркостью и твердой структурой, зафиксировав частицы пигмента внутри «сети», сформированной звездчатыми молекулами.
Новый композитный материал SMILES обладает способностью к необычайно интенсивной флуоресценции – он излучает видимый свет при воздействии невидимых ультрафиолетовых лучей. Это явление известно в живой природе, оно же служит основой для множества технологий, от лазеров до медицины, однако использующиеся здесь вещества — почти всегда газы и жидкости. Дело в том, что в твердых телах флуоресценция подвержена гашению, по мере увеличения плотности частиц их свечение уменьшается вследствие взаимодействия волн, которые они излучают.
Несмотря на то, что твердотельные флуоресцентные материалы обладают рядом преимуществ, таких как удобство использования и потенциально более высокую эффективность благодаря плотной структуре, решить эту проблему не получается уже более ста лет. Однако, авторы новой статьи, опубликованной в журнале Chem, был найден вариант, который позволяет устранить гашение флуоресценции.
Амар Флуд из Университета Индианы и его соавторы соединили флуоресцентный краситель с прозрачным раствором, известным как «цианозвезды» ( cyanostars) — эти соединения представляют собой сложные макроциклические органические структуры, имеющие форму пятиконечных звезд. Такая геометрия обеспечила сближение флуоресцирующих частиц, но не допустила их слишком тесного расположения, необходимого для возникновения интерференции излучений.
Ученые дали этому композиту название «низкомолекулярная сеть для изоляции ионов», аббревиатура которого — SMILES (Small-Molecule Ionic Isolation Lattice). С помощью 3D-принтера они создали сложные структуры в форме гироидов, которые впоследствии затвердели. При этом SMILES не только сохранил флуоресцентные свойства, но и продемонстрировал в 30 раз большую яркость по сравнению с общепринятым образцом – квантовыми точками селенида кадмия, используемыми сегодня в медицине.