Исследователи разработали гибридные фоточувствительные материалы, которые по-разному реагируют на воздействие света, что может быть полезно в самых различных областях, от оптики до биомедицины.

Гибридными материалами называются материалы, в которых объединены компоненты различного происхождения (органические и неорганические), благодаря чему они проявляют новые свойства или усиливают свойства, присущие компонентам, благодаря синергетическому эффекту между компонентами. Как правило, такие материалы не встречаются в природе, а создаются искусственно. Ребека Сола (Rebeca Sola), исследователь из отдела физической химии на факультете науки и технологий UPV / EHU (University of the Basque Country), разработала гибридные фоточувствительные материалы, которые по-разному реагируют на воздействие света, что может быть полезно в самых различных областях, от оптики до биомедицины.

В исследованиях, проведенных в этом научном подразделении, гибридные материалы были получены, среди прочего, путем включения флуоресцентных красителей, которые обычно применяются в форме раствора, в неорганические структуры с внутренними каналами. Такой подход, во-первых, обеспечивает защиту молекулам красителя, что делает его более устойчивым к деградации и увеличивает срок службы, а во-вторых, создает жесткую структурную матрицу, что может увеличить эффективность красителя.

Сам по себе этот подход не является новым. Но, как рассказала исследователь, «нами были получены материалы с высокой интенсивностью флуоресценции, молекулы красителя в которых были упорядочены, что обеспечивает высокоизбирательную анизотропную реакцию на линейно поляризованный свет». Другими словами, были получены материалы, которые реагируют по-разному в зависимости от направления поляризации падающего света. Кроме того, эти материалы довольно просто синтезировать, пояснила Сола, поскольку кристаллические структуры, в которых краситель закупоривается внутри, создаются без применения диффузионного процесса для введения красителя в кристалл.

 

Пористый алюмофосфат с различными инкапсулированными красителями, излучающими в синей (акридин), зеленой (пиронин Y) и красной (LDS 722) областях спектра, вводимых отдельно (слева) или одновременно в правильных пропорциях для получения белого света (справа), при возбуждении ультрафиолетовым излучением.
Credit: Rebeca Sola. UPV/EHU

 

 

Спектр применений в оптике

Создавая гибридные материалы, исследователь получила вещества с очень широким спектром оптических свойств. «Большой интерес представляют те, в которых есть искусственный эффект антенны благодаря упорядочению различных видов красителя и однонаправленной передачи энергии», - сказала она. - «Это может помочь создать частицы с разноцветной флуоресценцией, которые способны поглощать свет на одном конце и излучать флуоресценцию на противоположном, что может представлять интерес для их интеграции в солнечные элементы».

Еще один из полученных материалов - гибридный материал, который флуоресцирует с задержкой: вместо того, чтобы излучение флуоресценции угасало, как только источник его возбуждения выключался (как это обычно бывает), оно длится десятые доли секунды и прекрасно видно невооруженным глазом. «Эта технология может быть интересна для светодиодной промышленности», - указала Ребекка Сола.

Такие материалы допускают внедрение нескольких красителей внутрь неорганической структуры. «С двумя красителями, реакция которых дополняет друг друга, мы получили частицы, которые меняют цвет в зависимости от поляризации света благодаря изменению цвета флуоресцентного излучения с синего на зеленый», - добавила Сола. "Более того, это обратимый, воспроизводимый процесс». Включив третий краситель с красной флуоресценцией в нужной пропорции, удалось получить структуру, излучающую белый свет.

 

Прыжок к биомедицине

Исследователи показали, что гибридные материалы могут найти применение и в других областях, например, в биомедицине. Для этого они использовали фоточувствительные вещества, подходящие для фотодинамической терапии. Это материалы, в которых органические и неорганические составляющие объединены с целью получения окислителя, способного вызывать гибель определенных клеток после возбуждения светом. Фотодинамическая терапия используется в дерматологии, например, для лечения ряда кожных заболеваний и др. Получены материалы, которые одновременно генерируют этот тип цитотоксического кислорода, а также являются флуоресцентными. По словам Солы, это делает их очень полезными для отображения их наличия в биологических тканях. «Фототоксическое действие этих соединений изучается с помощью экспериментов в клеточных культурах in vitro, и хотя результаты являются многообещающими, мы все еще находимся на ранних этапах исследования», - заключила она.

 

Источник: Eduardo Palao, Rebeca Sola-Llano, Andrea Tabero, Hegoi Manzano, Antonia R. Agarrabeitia, Angeles Villanueva, Iñigo López-Arbeloa, Virginia Martínez-Martínez, Maria J. Ortiz. AcetylacetonateBODIPY-Biscyclometalated Iridium(III) Complexes: Effective Strategy towards Smarter Fluorescent Photosensitizer Agents. Chemistry - A European Journal, 2017; 23 (42): 10139 DOI: 10.1002/chem.201701347

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта