科学家开发出新型的荧光材料

印第安纳州布卢明顿，2020年8月11日-在印第安纳大学和哥本哈根大学研究人员的共同努力下，一种名为小分子离子隔离晶格（SMILES）的新型材料被研发出来，研究人员说这些材料是现有的最亮的荧光材料。

为了制造这种材料，研究人员将有色染料与无色的氰基溶液进行混合，产生了一种星形的大环分子，它可以防止荧光分子在混合物固化时相互作用，进而保持他们的光学特性。当这个混合物固化时，SMILES自然形成，然后研究人员将其生长为晶粒，沉淀成干燥的粉末，最后掺杂到薄膜或聚合物中。

(用发光的SMILES材料制成的3D打印陀螺。由Amar Flood提供)

新材料克服了一个古老的问题：猝灭。尽管目前已经发现了超过100，000种不同的荧光染料，其中很少有能够被混合并以可预测的方式与其他物质匹配进而制造固体发光材料的。当染料变成固态时，他们会倾向于发生猝灭，因为当他们彼此过于靠近时物理性质会发生改变，导致荧光强度的降低和柔和的余辉的产生。

“猝灭问题与染料间的耦合问题会在染料分子在固体中肩并肩排列时一同出现，”印第安纳大学的化学家以及本文的通讯作者Amar Flood与哥本哈根大学的Bo Laursen说，“他们会不可控的与彼此接触。就像等着听故事的孩子们一样，他们彼此干扰，表现的不像是独立的个体。

由于星形大环分子形成了棋盘状的构件，因此研究人员可以将染料简单地插入格子中，而无需进一步调整其结构，颜色和外观。

先前的研究已经通过使用大环化合物探索了间隔染料。但是，它依赖于带有颜色的大环分子。 Flood和同事发现，无色大环化合物更有优势。

“有些人认为无色大环化合物没有前景，但事实上他们允许隔离晶格充分发出染料的明亮荧光，而不受大环化合物颜色的影响，” Flood说。

Flood说，由于这种材料太新了，所以它们的本征属性所提供的优越性能并不为人所知，而且人们对于这种材料的局限性也不清楚。 Flood说，这种材料在任何需要荧光或要求设计光学特性的技术中都有潜在的应用，包括太阳能收集，生物成像和激光。

研究人员下一步将探索荧光材料的特性，使其能够与标记染料一起使用，以实现该材料在各种应用中的全部潜力。