UPV/EHUko Espektroskopia Molekularreko Taldeak, CSICeko Katalisi eta Petroleokimika Institutuarekin batera, argiztatzeko erabiltzen den argiaren polarizazioaren arabera kolorez aldatzen den fluoreszentzia handiko material hibrido bat garatu du. American Chemical Society erakundeak argitaratutako eta fotonikari bakarrik eskainitako ACS Photonics aldizkari berrian argitaratu dute material berri horri buruzko ikerketa.
Osagai organiko bat eta ez-organiko bat dutenez, bien ezaugarri onenak sistema bakarrean bateratzea dute helburu material hibridoek. Mundu osoko laborategietan material hibrido berrien garapena lantzen ari dira, aplikazio teknologikoetarako eta, bereziki, nanoteknologikoetarako. Dagoeneko erabiltzen dira hainbat arlotan: autoetarako material arinetan, kirol ekipamenduetan, material biomimetikoetan, protesietan, etab.
(Oharra: geziek erabilitako argi polarizazioaren norabidea adierazten dute.
Kimika Fisikoa Saileko ikerketa-talde honek lortu nahi zuen material hibridoak baldintza oso espezifikoak bete behar zituen. Material ez-organiko anfitrioiak egitura kristalinoa izan behar zuen (nanokanal paraleloekin), material organiko ostalariko (koloratzaile bat) molekulak lerrokatu ahal izateko; anfitrioiaren poroen neurriak 1 nm (1 milimetroren milioirena) baino txikiagoa izan behar zuen, koloratzailea neurri-neurrian doitu zedin; azkenik, bi koloratzaile behar zituzten, neurri eta forma antzekoarekin, baina argiaren kinada jasotzean desberdin erantzungo zutenak (bakoitzaren propietate optikoengatik).
Beraz, nanoegitura ez-organikoaren eta koloratzailearen molekulen arteko doitze perfektua lortzea izan zen erronka nagusia. Horretarako, material anfitrioi gisa aluminofosfato bat erabili zuten (AIPO-11), bere poroek neurri perfektua baitute fusionatutako hiru bentzeno eraztuneko egitura duten koloratzaileak barne hartzeko, erabilitakoak bezalakoak: pironina (fluoreszentzia berdeduna) eta akrinina (fluoreszentzia urdinduna). Virginia Martínez Espektroskopia Molekularreko Taldeko Ramón y Cajal programako ikertzaileak azaldu duenez, “koloratzaileak ordenatuta sartzen dira, nanokanaletan barrena lerrokatzen dira eta beren propietate fluoreszenteak hobetu egiten dira horien barnean”. Koloratzailearen malgutasun molekularra mugatzeaz gain, modu monomerikoan sartuta gelditzen dela da hobekuntza horren arrazoia; hau da, kanalean unitate bereizietan sartzen da eta horri esker unitate horiek oso lumineszenteak dira, unitateak elkartzean fluoreszentzia galdu egiten baita.
Doikuntza perfektu hori lortzeko, sintesi prozedurak funtsezko zeregina izan zuen. Normalean, material hibrido fotoaktiboetan, zati organikoa gas edo likido fasean sartzen da zati ez organikoan (difusio bidez), baina metodo horrekin ez da ikerketa honetarako beharrezko oklusio maila lortzen. Beraz, koloratzailea material ez-organikoa sintetizatzeko erabiltzen den gelean sartzea erabaki zuten; hala, kristala hazten zihoan heinean, kromoforo organikoa barne hartuz zihoan.
Hasieran koloratzaile bakarra sartu zuten, pironina, eta lumineszentzia handiko material bat lortu zuten. Hain zuzen ere, fluoreszentziarako mikroskopia fokukidea erabiliz, kanal osoan zehar ia koloratzaile molekula guztiak lerrokatuta zeudela ikusi zuten (40ko arrazoi dikroikoa), ordura arte inoiz lortu ez bezala.
Ondoren, pironina eta akridina sartu zituzten aldi berean sintesi prozesuan, eta 30 x 20 mikrako kristal angeluzuzenak lortu zituzten. Kristal horiek nabarmen aldatzen ziren kolorez, horiek argiztatzeko erabiltzen zen argiaren polarizazioaren arabera: argia kanalean barrena polarizatuta bazegoen, berdea ikusten zen; eta polarizazioa perpendikularra bazen, urdina ikusten zen. Jarrera horrek koloratzaileen artean energia transferentzia bat gertatzen zela adierazten zuen.
“Gainera, kolorearen sintonizazio prozesua berehalakoa eta eraginkorra da, erabat itzulgarria eta erreproduzigarria, nekearen aurkako erresistentzia handikoa”, adierazi du Iñigo López Arbeloak. Horregatik, mota honetako material hibrido fotoaktiboek aplikazio asko izan ditzakete: zelula fotovoltaikoetan antena gisa, informazioa biltegiratzeko, kable fotonikoetan, laser sistemetan, etab. Hain zuzen ere, material hibrido berri hau aurrerapauso bat da egoera solidoko laser sintonizagarrien garapenean, eta horrek interes handia pizten du biomedikuntzaren arloan, egun erabiltzen diren laser likidoak baino errazago erabiltzen baitira eta gutxiago kutsatzen baitute.
Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa: Diseñan un nuevo material híbrido fluorescente que cambia de color con la dirección de la luz.
Erreferentzia bibliografikoa
Virginia Martinez-Martinez, Raquel Garcia, Luis Gomez-Hortiguela, Rebeca Sola Llano, Joaquin Perez-Pariente, Inigo Lopez-Arbeloa (2014): “Highly Luminescent and Optically Switchable Hybrid Material by One Pot Encapsulation of Dyes into MgAPO-11 Unidirectional Nanopores” ACS Photonics 1(3): 205-211.