链长决定分子的颜色,从而可以进行医学成像的颜色调节

在世界范围内,目前正在进行大量的研究和开发工作,这些研究是在适当激发后发出彩色光的含碳或有机分子上进行的。这个研究领域是由显示产业和生物医学成像技术的发展所驱动的。到目前为止,有机荧光染料的精确色彩调节通常是通过混合不同的分子来实现的,而ETH研究人员现在已经开发出一种方法,可以通过分子内部的化学调节来产生广泛的色彩调色板。

ETH教授Jean-Christophe Leroux小组的负责人Bao Yinyin Bao和他的科学家团队将荧光有机聚合物用于这项工作。最好将这些聚合物视为不同长度的移动链。Bao解释说:“这些链具有对称的结构,并且其中的两个成分有助于荧光。” “一种成分被称为荧光团,位于链的中间,而另一种成分在链的两端各出现一次。” 连接链中间的荧光团与链的两端是科学家可以调整数量和结构的连接。如果将聚合物链弯曲以使其末端之一靠近荧光团,并且同时用紫外线照射该链,则它会发出荧光。

距离影响互动

现在,科学家已经能够证明荧光颜色不仅取决于链节和末端的结构,而且还取决于链节的数量。鲍说:“正是链端和荧光团的相互作用才决定了这些聚合物的荧光。”“两种成分之间的距离会影响它们之间的相互作用方式,从而影响所发出的颜色。”

使用一种称为活性聚合的方法,研究人员可以调节链节的数量。首先,它们通过将构建基团附着到荧光团上的缓慢过程逐渐增长链。一旦达到所需的长度,科学家就可以终止该过程并同时生成链端分子。研究人员就是这样生产出具有不同颜色的聚合物的:分子少于18个,其分子发出的荧光为黄色;带有25个链环,绿色;并具有44个或更多链接,蓝色。鲍说:“与此不同的是,这些发光不同的聚合物都由完全相同的组分组成。唯一的区别是链长。”

宽色域OLED

包括ETH教授Chih-Jen Shih和澳大利亚皇家墨尔本技术学院的科学家在内的研究团队在《科学进展》杂志上发表了他们的工作。目前,研究人员可以生产黄色,绿色和蓝色的荧光聚合物,但他们正在努力将其原理扩展到包括红色在内的其他颜色。

Bao解释说,这些新型荧光聚合物不能直接用作显示器中的OLED(有机LED),因为它们的电导率不够高。但是,应该有可能将聚合物与半导体分子结合,以便以简单的方式生产宽色域的OLED。在集中式太阳能发电厂中使用时,它们还可以更有效地收集阳光,从而提高发电厂的效率。Bao认为它们的主要应用领域是使用荧光的实验室诊断程序,例如PCR,以及细胞生物学和医学的显微镜和成像程序。其他可能的用途是作为钞票,证书或护照上的防伪特征。

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