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Materiais Avançados

Criados materiais fluorescentes mais brilhantes do mundo - e sólidos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/08/2020

Materiais fluorescentes mais brilhantes do mundo - e sólidos
A superfluorescência foi obtida em materiais sólidos, como estes giroides feitos por impressão 3D.
[Imagem: Amar Flood Lab/Indiana]

Sólidos fluorescentes

Os materiais fluorescentes são muito populares em adereços para festas e comemorações, mas eles também participam mais discretamente de várias aplicações, de óculos e janelas que alteram sua transparência ante variações de luminosidade a sistemas de armazenamento de dados.

E essas aplicações agora poderão se ampliar muito, graças ao trabalho de Christopher Benson e colegas das universidades de Indiana, nos EUA, e Copenhague, na Dinamarca.

Benson não apenas criou o material fluorescente mais brilhante do mundo, como ele encontrou pela primeira vez um meio de tornar materiais sólidos fluorescentes, um objetivo longamente perseguido por químicos do mundo todo.

Embora existam atualmente mais de 100.000 corantes fluorescentes diferentes disponíveis, quase nenhum deles pode ser misturado e combinado de maneiras previsíveis para criar materiais ópticos sólidos. Os corantes tendem a sofrer "supressão" do fenômeno da fluorescência quando entram em um estado sólido devido à forma como se comportam quando se juntam, diminuindo a intensidade de fluorescência e apresentando um brilho bem suave.

Redes de isolamento iônico

Para superar esse problema, Benson misturou um corante colorido com uma solução incolor de cianostar, uma molécula de macrociclo em forma de estrela que impede que as moléculas fluorescentes interajam enquanto a mistura se solidifica, o que permitiu manter suas propriedades ópticas intactas.

Materiais fluorescentes mais brilhantes do mundo - e sólidos
A fluorescência pode variar por cor ou pela cor da luz com que o material é energizado.
[Imagem: Amar Flood Lab/Indiana]

À medida que a mistura se torna sólida, formam-se estruturas que os pesquisadores chamaram de "redes de isolamento iônico de pequenas moléculas". Essas redes são então transformadas em cristais, precipitadas em pós secos e, finalmente, dispersas em uma película fina ou incorporadas diretamente em polímeros.

Como os macrociclos cianostar formam redes que lembram um tabuleiro de xadrez, torna-se possível simplesmente inserir um corante na rede - sem quaisquer ajustes adicionais, a estrutura assume prontamente sua cor, brilhando com forte intensidade.

Fluorescência para todos os usos

"Esses materiais têm aplicações potenciais em qualquer tecnologia que precise de fluorescência brilhante ou exija propriedades ópticas de design, incluindo coleta de energia solar, bioimagem e lasers.

"Além disso, existem aplicações interessantes, que incluem a conversão ascendente de luz para capturar uma parte maior do espectro solar em células solares, materiais comutáveis de luz usados para armazenamento de informações e vidros fotocrômicos, e luminescência circularmente polarizada, que pode ser usada na tecnologia de exibição 3D," prevê o professor Amar Flood, um dos coordenadores da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Plug-and-Play Optical Materials from Fluorescent Dyes and Macrocycles
Autores: Christopher R. Benson, Laura Kacenauskaite, Katherine L. VanDenburgh, Wei Zhao, Bo Qiao, Tumpa Sadhukhan, Maren Pink, Junsheng Chen, Sina Borgi, Chun-Hsing Chen, Brad J. Davis, Yoan C. Simon, Krishnan Raghavachari, Bo W. Laursen, Amar H. Flood
Revista: Journal of Physical Chemistry B
Vol.: 6, Issue 8, P1978-1997
DOI: 10.1016/j.chempr.2020.06.029





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