Químicos crean los sólidos fluorescentes más brillantes de la historia

La fluorescencia se asocia típicamente con gases o líquidos, pero un equipo de químicos ha conjurado una nueva fórmula que le da a los materiales sólidos ese brillo fluorescente característico.

Una nueva investigación publicada en la revista científica Chem describe un material recientemente desarrollado, denominado SMILES, que puede transformarse en un estado sólido y cristalino con un brillo fluorescente inusualmente brillante cuando se ve bajo la luz ultravioleta.

La nueva formulación podría utilizarse en un amplio espectro de aplicaciones, desde la recolección de energía solar y los láseres de estado sólido hasta las tecnologías de bioimagen y visualización en 3D, básicamente, cualquier tipo de tecnología que requiera fluorescencia brillante.

La fluorescencia describe una clase de productos químicos capaces de emitir luz visible después de absorber radiación invisible de longitud de onda más corta como la luz ultravioleta.

Esto generalmente se logra con gases o líquidos, que no son estados ideales de la materia cuando se integran con la tecnología, ya que son difíciles de contener y fabricar, según Amar Flood, químico de la Universidad de Indiana y coautor principal del estudio.

De hecho, los gases y líquidos tienden a tener fugas, entre otras deficiencias.

Los sólidos, por otro lado, “le permiten empaquetar más moléculas de tinte fluorescente en un espacio más pequeño, por lo que la huella es más pequeña“, explicó Flood.

“Por ejemplo, un pequeño cubo de hielo se derrite en una cucharada de agua líquida y la misma cantidad se expande al tamaño de una pelota de playa cuando se convierte en gas“.

La preferencia por los materiales sólidos también tiene que ver con la certeza, dijo.

“En los sólidos sabemos dónde están las cosas porque se quedan“, explicó Flood.

“Por lo tanto, se vuelve más atractivo comenzar a diseñar propiedades en sólidos porque podemos controlar las estructuras interiores“.

El desarrollo de materiales fluorescentes sólidos representa algo así como un santo grial para los químicos debido a un fenómeno llamado “enfriamiento”.

Esto sucede cuando los tintes fluorescentes, después de entrar en un estado sólido, se aplastan y producen un brillo apagado.

Esta proximidad causa interferencia y los tintes dejan de comportarse como ingredientes independientes.

Lamentablemente, “cuando colocan tintes en sólidos, se juntan y dejan de fluorescer; también cambian de color de maneras impredecibles“, dijo Flood.

Para resolver este problema, Flood, con la ayuda del coautor Bo Laursen de la Universidad de Copenhague, tomó tintes de colores y los mezcló con una solución incolora que contenía una molécula en forma de estrella conocida como cianostar.

Esto funcionó para evitar interacciones no deseadas entre los tintes fluorescentes ya que la fórmula se transformó en un estado sólido, permitiendo que los tintes retengan sus cualidades fluorescentes.

La mezcla sólida, un estado conocido como SMILES, o retícula de aislamiento iónico de molécula pequeña, esencialmente dio como resultado una estructura reticular, dentro de la cual los colorantes podrían permanecer intactos y aislados.

Utilizando los materiales SMILES, los químicos crearon objetos impresos en 3D, llamados girósidos, que brillan bajo la luz ultravioleta.

Antes se habían creado materiales fluorescentes brillantes, que Flood describió como “únicos” e incluso “aletas” debido a la forma de prueba y error en la que se desarrollaron estos materiales.

“Permitimos que el proceso sea infalible al ofrecer reglas de diseño“, dijo, y agregó que el avance crítico fue “explorar ideas de autoensamblaje jerárquico o cómo hacer que los sólidos formen redes regulares“.

La clave para esto fueron las cianostars, que no tienen color.

Como consecuencia, “producen la red tipo tablero de ajedrez pero no juegan otro papel que el de aislamiento“, por lo que en el sólido, los tintes “ya no interfieren entre sí para apagar la fluorescencia y cambiar el color“, explicó Flood.

En las pruebas, los nuevos materiales fueron 30 veces más brillantes que un material de referencia conocido como puntos cuánticos de seleniuro de cadmio, que se utilizan para el diagnóstico médico.

Mirando hacia el futuro, Flood y sus colegas planean explorar las tolerancias y las propiedades mecánicas de este material novedoso, que determinará su idoneidad en una amplia gama de posibles aplicaciones.

Fuente: Gizmodo