化學家創造出最亮螢光材料 還能收集太陽能

2020-11-30 手機鳳凰網

8月6日，研究人員在Cell Press細胞出版社旗下期刊Chem（《化學》）上報告說，通過將帶正電荷的螢光染料合成到一種名為小分子離子隔離格（SMILES）的新型材料中，化合物燦爛的光芒可以無縫地轉化為固態結晶狀態。這一進展克服了長期以來開發螢光固體的障礙，有助於開發目前已知的最亮材料。

「這些材料在任何需要明亮螢光或設計光學特性的技術上都有潛能，包括太陽能收集、生物成像和雷射。」美國印第安納大學化學家Amar Flood說。他與丹麥哥本哈根大學的Bo Laursen均為該論文的資深作者。

「除此之外，還有一些有趣的應用，包括在太陽能電池中對光進行上轉換以捕獲更多的太陽光譜，用於信息存儲和光致變色玻璃的光切換材料以及可用於3D顯示技術的圓偏振螢光。」Flood說。

雖然目前有超過10萬種不同的螢光染料可用，但幾乎沒有一種能以可預測的方式混合和匹配，以製造固體光學材料。當染料進入固態時，由於緊密排列在一起時的表現，它們傾向於經歷「猝滅」，從而降低螢光強度，產生更柔和的輝光。

「當染料在固體中並肩站立時，染料間的猝滅和耦合問題就出現了。」Flood說，「它們情不自禁地『觸摸』彼此。就像小孩子坐在那裡聽故事一樣，它們互相干擾，不再像個體一樣行事。」

為了解決這個問題，Flood和同事們將一種有色染料和含有氰星的無色溶液混合。氰星是一種星形的大環分子，它可以防止螢光分子在混合物凝固時相互作用，保持其完整的光學特性。當混合物變成固體時，SMILES就形成了，然後研究人員將其變成晶體，沉澱成乾粉末，最後製成薄膜或直接與聚合物結合。由於氰星大環形成了類似棋盤格的構建塊，研究人員只需在格子中插入一種染料，無需進一步調整，結構就會呈現出它的顏色和外觀。

雖然，之前的研究已經開發出利用大環分子來分隔染料的方法，但它依賴於彩色大環完成這項工作。Flood 和他的同事發現無色的大環是關鍵。

「有些人認為無色大環沒有吸引力，但是它們允許隔離晶格完全表達染料的明亮螢光，而且不受大環顏色的阻礙。」Flood說。

接下來，研究人員計劃探索使用這種新技術形成的螢光材料的性質，以便在未來與染料製造商合作時，實現該材料在各種不同應用中的全部潛力。

Flood說：「這些材料是全新的，所以我們不知道它們的哪些固有特性能夠提供更好的功能。我們也不知道材料的極限。因此，我們要從根本上了解它的工作原理，並為其創建新屬性提供一套穩健的設計規則。這對於將這些材料交到他人手中至關重要——我們希望尋求眾包，並在這方面與他人合作。」

相關焦點

  • 化學家創造出最亮螢光材料
    這一進展克服了長期以來開發螢光固體的障礙，有助於開發目前已知的最亮材料。「這些材料在任何需要明亮螢光或設計光學特性的技術上都有潛能，包括太陽能收集、生物成像和雷射。」美國印第安納大學化學家Amar Flood說。他與丹麥哥本哈根大學的Bo Laursen均為該論文的資深作者。
  • 科學家打造出現存最亮的螢光材料
    來源：cnBeta.COM據外媒報導，科學家通過克服一些技術上和長期存在的障礙成功地製造出了被稱為現存最亮的螢光材料。研究人員已經成功地將高螢光染料的特性轉移到固體光學材料上，這為從下一代太陽能電池到高級雷射器的發展開闢了新的可能性。 據悉，這項研究由印第安納大學和哥本哈根大學的科學家聯合展開，他們打算解決150年前的螢光染料使用問題。
  • 科學家打造出現存最亮的螢光材料
    本文轉自【cnBeta.COM】；據外媒報導，科學家通過克服一些技術上和長期存在的障礙成功地製造出了被稱為現存最亮的螢光材料。研究人員已經成功地將高螢光染料的特性轉移到固體光學材料上，這為從下一代太陽能電池到高級雷射器的發展開闢了新的可能性。
  • 世界上最亮螢光材料誕生!可應用於太陽能電池、信息存儲或OLED屏等
    ，開發了一種保留螢光染料光學特性的新材料，「地球上最亮的材料」誕生了！哥本哈根大學和印第安納大學的科學家通過帶正電荷的螢光染料創造了這種新的發光物質——它具有明亮的輝光。當染料進入固態時，它們往往會發生「猝滅」——降低螢光強度，從而產生更柔和的輝光。而隨著一種叫做小分子離子隔離格(SMILES)的新型材料被開發出來後，得以克服長期存在的製造螢光固體的障礙。
  • 陳根:有史以來最明亮螢光材料,為下一代太陽能電池開闢新可能
    文/陳根螢光染料進入固態時會產生「淬滅」和耦合的問題，使得材料螢光強度逐漸降低，這一問題困擾著當今存在的100000多種染料中的絕大多數。而根據8月6日細胞出版社（Cell Press）旗下期刊Chem上的一份報告，研究人員成功克服了該障礙，創造出有史以來最明亮螢光材料。
  • 陳根：有史以來最明亮螢光材料，為下一代太陽能電池開闢新可能
    文/陳根螢光染料進入固態時會產生「淬滅」和耦合的問題，使得材料螢光強度逐漸降低，這一問題困擾著當今存在的100000多種染料中的絕大多數。而根據 8 月 6 日細胞出版社（Cell Press）旗下期刊 Chem 上的一份報告，研究人員成功克服了該障礙，創造出有史以來最明亮螢光材料。
  • Chem:史上最亮螢光材料誕生
    原創 長光所Light中心 中國光學撰稿 | 蔡昊 博士生（北京科技大學）01導讀螢光染料是指吸收某一波長的光後發射出另一波長光的有機化合物，它在生物標記、太陽能技術等領域都扮演著重要角色
  • 困擾150年的問題終於解開,史上最亮螢光材料誕生… | Weekly New (第30期)
    應該有很多人都記得小時候玩過的螢光手環，買回來之後折一折甩一甩，到了晚上就會發出各種顏色的光，還會帶在手上和小夥伴一起比誰的最亮。但是經常出現的一個問題就是，過不了多久，螢光棒就會逐漸黯淡下去，不會再維持原有的亮度。其實，這是螢光材料面臨的一個最普遍的問題，並且困擾了科學家們150年之久。
  • 科學家創造出令人難以置信的明亮螢光物體
    眾所周知，螢光通常與氣體或液體有關。但現在，有一組化學家已經想出了一種新的配方，它能使固體材料具有螢光發光的特性。最近，發表在科學雜誌《化學》上的一項新研究描述了一種新開發的材料，名為「SMILES」。這種材料在紫外光照射下可以轉化為固態晶體，並發出異常明亮的螢光。
  • Chem：史上最亮螢光材料誕生
    撰稿 | 蔡昊 博士生（北京科技大學）01 導讀螢光染料是指吸收某一波長的光後發射出另一波長光的有機化合物，它在生物標記、太陽能技術等領域都扮演著重要角色。創造了有史以來最明亮的螢光材料。在眾多染料分子中也很容易看到螢光，這些染料分子在稀溶液中顯示出明亮的發光。儘管已知有超過100,000種螢光染料存在，但是幾乎沒有任何染料能以一種可預測的方法匹配和設計發光材料，由他們轉化成的固態材料分子緊密排列並相互幹擾，產生螢光猝滅和電子耦合問題。
  • 突破150年來淬滅現象瓶頸,科學家設計出史上最明亮固體螢光材料
    螢光材料從醫學生物標記到太陽能電池都能發揮不小作用，然而它有個瓶頸：染料分子在固體狀態下不再發射光子，這也是為什麼螢光棒裡面添加裝了螢光染料的化學物質是液體。現在科學家終於突破150年來一直未解的難題，設計出稱為「SMILES」的新材料，能讓螢光染料分子在固態狀態下發出前所未見的明亮螢光。
  • 10萬螢光材料無一倖免，150年來都沒有解決的問題，最近找到答案了！|史上最強螢光材料
    光學材料涵蓋從生物成像到太陽能採集的多種應用，它們由各種材料製得，然而，傳統的螢光染料卻很難進入其中。化學家們在染料的合成上遊刃有餘，但對於如何保證在不損失螢光的情況下將染料與材料結合這件事上卻一籌莫展：當染料在材料中堆積時發生強激子耦合，染料便不再發射光子。目前的10萬多種材料無一倖免，因此將會嚴重阻礙光學材料的發展。
  • 生物發光LED照亮未來 研究人員從水母提取穩定螢光蛋白為燈供電
    他談到「燈泡」在2015年的時刻，當時製備的螢光蛋白細菌「幾乎能夠在無水的培養基中存活」，保持結構和功能發光。他對這一發現感到非常興奮，Costa第二天不得不去看醫生，因為他太長時間在紫外線下看著團隊創造的螢光聚合物，導致眼睛乾澀：「醫生告訴我，'不要再做了!'
  • 10萬螢光材料無一倖免,150年來都沒有解決的問題,最近找到...
    光學材料涵蓋從生物成像到太陽能採集的多種應用，它們由各種材料製得，然而，傳統的螢光染料卻很難進入其中。化學家們在染料的合成上遊刃有餘，但對於如何保證在不損失螢光的情況下將染料與材料結合這件事上卻一籌莫展：當染料在材料中堆積時發生強激子耦合，染料便不再發射光子。
  • AI化學家誕生:1天可做500個實驗,自主開發新材料
    由於具有尺寸限域、量子限域等多個效應，展現出許多不同於宏觀物質的光學及物理特性，因而在光學、電學、磁介質、催化、醫藥、生命科學、功能材料等領域具有極為廣闊的應用前景。量子點由於電子-空穴被量子限域，連續的能帶結構變成具有分子特性的分立能級結構，受激後可以發射不同波長的螢光，並具有獨特優異的發光特性，因而成為新一代螢光材料。
  • 華東師大科學團隊研製成功多種超分子螢光材料
    作為超分子化學研究的核心內容之一，自組裝被認為是在分子以上層次創造新物質和產生新功能的重要手段。近年來，化學家們通過配位鍵導向自組裝高效構築了大量結構精美的超分子金屬自組裝體系。基於其在傳感、催化、信息存儲、光捕獲、疾病診療等領域的應用前景，超分子螢光金屬組裝體引起了廣泛的研究興趣。
  • 權威化學家彭笑剛:量子點是目前最優秀的電視發光材料(1)
    業界人士指出，量子點材料及其相關應用技術，被譽為面向工業4.0時代的重要技術之一。除了顯示領域之外，量子點技術還能應用在太陽能電池、生物-醫學標記等方向。近一兩年來，由於各類家電企業的宣傳推廣，量子點技術備受關注。
  • 深山中的小眾寺廟,一到晚上就會亮起「詭異」螢光
    這種琅勃拉邦式的佛寺最大的特色就在它的屋頂，建築的屋頂呈現出一個大大的「人」字。一般寺廟的頂部是三個「人」形屋頂相疊在一起，在頂部還會有一些尖尖的形狀進行裝飾。寺廟的牆壁上面有精緻的浮雕、門口有形態奇怪的東南亞守護神的雕像，跟中國的石獅子是一個道理。按理說這種風格的寺廟在泰國可以說是平平無奇，感覺滿大街都是這種寺廟。
  • 新加坡開發出新型太陽能電池材料
    將來有一天，你的手機或電腦沒電了，只需拿到太陽下曬一曬就能繼續使用了，因為它們的顯示器同時也是太陽能電池。這就是新加坡南洋理工大學（NTU）科學家發表在《自然·材料》雜誌上的最新成果，他們開發出的下一代太陽能電池材料，不僅能把光轉化成電，電池本身還能按照需要發出不同顏色的光。