مولکول آلی فسفرسانس را ده برابر تقویت می‌کند؛ می‌تواند تشخیص پزشکی را بهبود ببخشد
دانشمندان یک مولکول آلی جدید کشف کرده‌اند که در فسفرسانس کارآمدتر است.
طبق گفته دانشمندان، مولکول تیئنیل دیکتون فسفرسانسی ایجاد می‌کند که بیش از ۱۰ برابر سریع‌تر از مواد سنتی است.
تیمی که این کشف را انجام داده از دانشگاه اوساکا در ژاپن است.
فسفرسانس در دمای اتاق (RTP) از مولکول‌های آلی بدون فلز به عنوان یک زمینه تحقیقاتی برای سال‌ها مورد بررسی قرار گرفته است.
چالش‌های فعال‌سازی فسفرسانس بدون فلز
هرچند مواد RTP کلاسیک برای کاربردهای مختلفی از جمله دیودهای نوری آلی (OLEDs) و تصویربرداری زیستی استفاده شده‌اند، اما اینها عمدتاً کمپلکس‌های فلزی گرانبهایی مانند ایریدیم یا پلاتین هستند.
مقاله می‌گوید که RTP آلی باید چندین چالش را برای مطابقت با خروجی مشتق شده از مواد سنتی برطرف کند.
یکی از مهم‌ترین چالش‌ها احتمال انتقال فسفرسانس کوچک ( یعنی ، ثابت نرخ k p ) است که باعث کاهش جدی بازده کوانتومی RTP برای کمپلکس‌های فلز سنگین و حتی کمتر برای ترکیبات آلی معمولی می‌شود.
اضافه کردن اتم‌های سنگین مانند برم، ید، سلنیوم، و تلوریم همراه با فرایندهای کربونیل یک روش رایج برای افزایش ثابت نرخ است. اما این مجموعه دیگری از مشکلات را ایجاد می‌کند زیرا با واکنش‌پذیری شیمیایی بالا و ناپایداری همراه است.
با این حال، با مولکول آلی جدید بدون فلز، RTP باند باریک کارآمد در محلول‌ها، ماتریس‌های پلیمری آمورف، و جامدات کریستالی مشاهده شد.
مقاله همچنین می‌گوید که نرخ فسفرسانس قابل توجه نیز به طور تجربی تأیید شده است که «کلید دستیابی به بازده کوانتومی RTP استثنایی در محلول (۳۸٪ تحت آرگون) و در فیلم‌های پلیمری (تا ۵۴٪ در هوا) بود.»
استفاده‌های کشف مولکول آلی
فسفرسانس در برنامه‌هایی مانند OLEDs و چندین نوع تشخیص پزشکی از جمله سرطان استفاده می‌شود.
این فرآیند زمانی رخ می‌دهد که نور در دماهای پایین با جذب تابش (مانند اشعه ایکس یا نور ماوراء بنفش) ساطع می‌شود و برای مدتی قابل توجه پس از متوقف شدن این تابش، ادامه می‌یابد.
تحقیقات می‌تواند پایه‌ای برای طراحی مواد فسفرسانس آلی جدید ایجاد کند که به فلزات سنگین یا کمیاب وابسته نیستند. با تحقیقات مناسب، این مواد می‌توانند از مواد موجود که سال‌ها استفاده شده‌اند، برتری داشته باشند.
یافته‌ها همچنین در زمینه‌های تشخیص پزشکی، OLEDs، روشنایی و موارد دیگر مفید و تغییر دهنده بازی خواهند بود.
علاوه بر این، این روش راه را برای توسعه فسفرهای آلی که توسعه آن‌ها به محیط زیست آسیب نمی‌زند و جایگزین‌های ارزان‌تر برای فسفرهای پایه فلزات گرانبها فراهم می‌کند، باز می‌کند.
این تحقیق در مجله Chemical Science در ژوئن منتشر شد.
چکیده
ما دیکتون‌های ۱٬۲ آلی بدون فلز را گزارش می‌دهیم که فسفرسانس دمای اتاق سریع و بسیار کارآمد با خلوص رنگ بالا در شرایط مختلف از جمله محلول‌ها دارند. بازده کوانتومی RTP به ترتیب ۳۸٫۲% در محلول تحت آرگون، ۵۴% در یک ماتریس پلیمری در هوا، و ۵۰% در جامدات کریستالی در هوا رسید. علاوه بر این، RTP باریک‌باند به طور مداوم در انتشار حالت پایدار غالب بود، بدون توجه به محیط مولکولی. مطالعات مکانیکی دقیق با استفاده از طیف‌سنجی فوق سریع، تجزیه و تحلیل ساختار تک‌بلوری X-ray و محاسبات نظری، گذر عرضی بین سیستمی (ISC) پیوکوثانی را که به دنبال آن فسفرسانس از یک شکل همسطح رخ می‌داد، نشان داد. به طور خاص، ثابت نرخ فسفرسانس k p به وضوح به عنوان ∼5000 s −1 تعیین شد که با فسفرهای فلز سنگین پلاتین پورفیرین قابل مقایسه است. این k p ذاتی بزرگ باعث دستیابی به RTP با کارایی بالا در محیط‌های مولکولی متنوع شد که روش پایدار RTP پایدار را تکمیل می‌کند. مکانیزم پشت این عملکرد فوتونی به این صورت است: (۱) k p بزرگ به دلیل شدت اثربرداری کارآمد از حالت T 1 از حالت S 3 روشن، (۲) ISC سریع از حالت S 1 به حالت T 3 اتفاق می‌افتد زیرا این حالات تقریباً ایزنرژتیک هستند و کوپلینگ چرخشی مداری قابل توجهی دارند، و (۳) انتشار باند باریک ناشی از تغییر حداقل در هندسه بین حالات T 1 و S 0 است. چنین درک مکانیکی بر اساس مدارهای مولکولی و همچنین مطالعه رابطه خصوصیت ساختار-RTP اصول طراحی را که توسط همسطح کننده دیکتون تشکیل شده است، برجسته کرد. استراتژی RTP سریع امکان توسعه فسفرهای آلی با انتشارهای مستقل از شرایط محیطی را فراهم می‌کند و در نتیجه جایگزین‌های مناسبی برای فسفرهای پایه فلزات گرانبها ارائه می‌دهد.
