Автор AZoNano 26 ноября 2020 года

Ученые NUS разработали подход, позволяющий улучшить генерацию и сбор люминесценции молекулярных триплетов путем связывания их с наночастицами, легированными лантаноидами. Это нововведение позволяет по-новому взглянуть на взаимодействие нанокристаллов лантанидов и молекул в оптоэлектронной области.

Генерация, управление и передача триплетных экситонов (связанных электронно-дырочных пар) в молекулярных и гибридных системах – тема, представляющая большой интерес в различных дисциплинах, от физики и химии до материаловедения и биологии. Этот интерес обусловлен целым рядом потенциальных приложений, таких как излучение света молекулами, преобразование частоты фотонов, фотокатализ, зондирование и фотодинамическая терапия. Однако молекулярные триплеты – плохие излучатели света, поэтому используются специальные методы, чтобы обойти это ограничение. Эти методы включают спин-орбитальную связь на основе тяжелых металлов и настройку синглет-триплетного расщепления энергии. Однако оба этих подхода не подходят, поскольку они сосредоточены в основном на сборе световых выбросов от триплетов, и это налагает строгие ограничения на молекулярный дизайн.

Исследовательская группа под руководством профессора Сяоган ЛИУ из химического факультета NUS разработала новый подход к управлению светоизлучающими свойствами этих молекулярных триплетов путем связывания органических молекул с наночастицами, легированными лантаноидами (см. Рисунок). Это исследование проводится в сотрудничестве с профессором Ренреном ДЭНГ из Чжэцзянского университета, Китай, и профессором Акшаем РАО из Кембриджского университета, Великобритания. Используя их метод, молекулярные триплеты могут быть непосредственно созданы на органических молекулах путем поглощения фотонов. Это означает, что молекулы могут набирать энергию и переходить непосредственно из синглета основного состояния в триплеты возбужденного состояния.

Этот прямой оптический переход ранее был невозможен. Исследователи обнаружили, что переход может происходить в масштабе времени менее 10 пикосекунд с единичной эффективностью. Поскольку они связаны с наночастицами, легированными лантаноидами, эти триплетные экситонные состояния молекул могут затем подвергаться передаче энергии ионам лантанидов с единичной эффективностью, что позволяет испускать свет.

Профессор Лю сказал: « Мы решили давнюю экспериментальную задачу, с которой столкнулись ученые, работающие в оптоэлектронной области, и показали, что это эффективная стратегия для люминесцентного сбора молекулярных триплетов. Эти результаты также устанавливают новый метод манипулирования молекулярными триплетными экситонами и, как ожидается, откроют новые возможности для широкого круга дисциплин, включая триплетную сенсибилизацию, фотокатализ, оптоэлектронику, биомедицинскую терапию, зондирование и преобразование частоты фотонов »

Ссылка

Han S; Дэн Р *; Gu Q; Ni L; Huynh U; Чжан Дж; Yi Z; Чжао Б; Tamura H; Першин А; Сюй Н; Хуанг З; Ахмад С; Абди-Джалеби М; Садханала А; Тан ML; Бакулин А; Beljonne D; Лю X *; Рао А. *, «Неорганические наночастицы, допированные лантаноидами, делают молекулярные триплетные экситоны яркими», NATURE DOI: 10.1038 / s41586-020-2932-2.Published: 2020.

Источник: Национальный университет Сингапура, факультет естественных наук.