В России объяснили аномалию "светящихся" молекул для создания гибких дисплеев

ТОМСК, 2 мая. /ТАСС/. Уровень яркости "светящихся" молекул можно изменять в зависимости от размера и структуры, выяснили ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе научной группы. Это может лечь в основу создания гибких OLED-дисплеев и элементов органических солнечных батарей, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.

Так называемые светящиеся молекулы - это цинко-порфириновые олигомеры, которые активно применяются в качестве биомедицинской визуализации при диагностике различных заболеваний, фотодинамической терапии, органической электронике и других приложениях. Ученые не могли точно объяснить, почему они излучают свет в виде флуоресценции не так, как предсказывают стандартные теории.

"Наше исследование впервые раскрыло механику флуоресценции "светящихся" молекул. Мы не просто подтвердили аномалию, а выяснили, какие именно фотофизические процессы внутри молекулы влияют на ее флуоресценцию", - сказал автор исследования, завлабораторией "Химическая инженерия и молекулярный дизайн" ТПУ Елена Степанова.

Результаты численных экспериментов показали, что яркость молекулы (флуоресценция) олигомера зависит от количества звеньев единиц цепочки в ней. Так, в короткой цепочке в структуре молекулы (например, с двумя звеньями) энергия может быстро переходить в другое состояние, из которого свет почти не исходит. От таких молекул свет исходит только на 1% от возможного. Цепочки средней длины (три или четыре звена) излучают свет на 41% от возможного. Это происходит за счет того, что процесс превращения энергии в тепло в них менее заметный. Слишком длинные цепочки (пять звеньев) начинают терять энергию в виде тепла и яркость света от них уменьшается.

"Найденные нами зависимости позволяют модулировать квантовый выход флуоресценции "светящихся" молекул для конкретных задач. Например, для биомедицины - ИК-свечение глубже проникает через ткани, что важно для диагностики и терапии. Кроме того, эти молекулы перспективны для органической электроники, например, для создания гибких OLED-дисплеев или оптических сенсоров, а также элементов органических солнечных батарей", - сказала Степанова.

В исследовании мезо-мезо-этин-мостиковых цинк(II)-порфириновых олигомеров приняли участие ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ и Томского государственного университета. Исследование поддержано программой Минобрнауки России "Молодежные лаборатории". Результаты работ опубликованы в журнале Chemical Physics Letters (Q1, IF: 2,8).