化学家创造了有史以来最亮的荧光材料

研究人员在8月6日的“化学”杂志上报道，通过将带正电的荧光染料配制成一种名为小分子离子隔离晶格(SMILES)的新材料，一种化合物的灿烂发光可以无缝地转变为固态、结晶态。这一进展克服了开发荧光固体的长期障碍，从而产生了现有的最亮的已知材料。印第安纳大学(Indiana University)化学家阿马尔·弗洛德(Amar Flood)与哥本哈根大学的波·劳森(Bo Laursen)共同撰写了这项研究，他说，这些材料在任何需要明亮荧光或需要设计光学特性的技术中都有潜在的应用，包括收获、生物成像和激光。

弗洛德说，除此之外，还有一些有趣的应用，包括上转换光以捕捉太阳能电池中更多的太阳光谱，用于信息存储和光致变色玻璃的可切换光材料，以及可能用于3D显示技术的圆偏振发光。

虽然目前有100,000多种不同的材料可供选择，但几乎没有一种可以以可预测的方式混合和匹配，以创建固体光学材料。染料在进入固态时往往会发生猝灭，这是由于它们紧密堆积在一起时的表现，降低了它们的荧光强度，从而产生更柔和的辉光。

弗洛德说，当染料在固体中肩并肩地站着时，猝灭和染料间耦合的问题就会出现。他们情不自禁地互相摸了摸。就像坐在故事时间里的小孩子一样，他们相互干扰，不再像个人一样行事。

为了克服这个问题，Flood和他的同事们将一种有色染料与无色的氰化星溶液混合，氰化星是一种星形分子，可以防止荧光分子在混合物凝固时相互作用，保持其完好无损。当混合物变成固体时，微笑就形成了，然后研究人员将其生长成晶体，沉淀成干燥的粉末，最后旋转成薄膜或直接结合到聚合物中。由于蓝星大环形成了生成格子状棋盘的积木，研究人员可以简单地将染料插入到格子中，而不需要进一步的调整，结构就会呈现出它的颜色和外观。

虽然之前的研究已经开发出一种使用大环分子来分隔染料的方法，但它依赖于有色的大环来完成这项工作。弗洛德和他的同事们发现，无色的大周期是关键。

弗洛德说，有些人认为无色的大循环不吸引人，但它们允许隔离晶格充分表达染料的明亮荧光，而不受大循环颜色的阻碍。

下一步，研究人员计划探索使用这种新技术形成的荧光材料的特性，使他们能够在未来与染料制造商合作，实现这种材料在各种不同应用中的全部潜力。

弗洛德说，这些材料都是全新的，所以我们不知道它们的哪些固有特性会提供更好的功能。我们也不知道材料的限制。因此，我们将从根本上理解它们是如何工作的，从而为创建新属性提供一套健壮的设计规则。这对于将这些材料交到其他人手中至关重要--我们希望寻求众包，并在这一努力中与其他人合作。更多信息：化学，本森等人：即插即用荧光染料和大环光学材料&34；www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(20)30310-7，doi：10.1016/j.Chempr.2020.06.029