Флуоресцентные материалы будущего. Перспективные исследования химиков МГУ

Сотрудники кафедры органической химии химического факультета МГУ создали борсодержащие органические соединения с флуоресцентными свойствами, управляемыми воздействием тока. Устойчивость молекулы в ходе электрохимических циклов и интенсивная люминесценция открывают путь к созданию перспективных молекулярных переключателей. Работа опубликована в журнале Dyes and Pigments.

Флуоресценция — это способность вещества испускать свечение при поглощении электромагнитного излучения. Флуоресцентные красители широко применяются в биологии, медицине и технике. Одним из перспективных направлений является разработка редокс-чувствительных флуоресцентных систем, в которых флуоресценция одной окислительно-восстановительной формы вещества исчезает при переходе к другой форме. Это явление называется электрофлуорохромизмом и может использоваться в оптоэлектронных устройствах, сенсорах и логических элементах.

Большинство известных молекул с электрофлуорохромизмом представляют собой диады, включающие электроактивную часть и флуорофорный фрагмент. Однако флуорофоры, которые сами по себе являются электроактивными, встречаются редко. Исследователям удалось создать такие соединения на основе анилидопиридинов — ароматических аминов с пиридиновым фрагментом, скрепленных борсодержащим мостиком. Это делает структуру жесткой и повышает эффективность флуоресценции.

«Особенность наших веществ состоит в возможности модулировать флуоресценцию с помощью электрического тока. Задавая определенный потенциал, можно погасить флуоресценцию, а вернув прежнее значение потенциала, снова разжечь. Цикл включения-выключения можно повторять много раз».

— Татьяна Магдесиева, профессор химического факультета МГУ

Структурная модификация позволила достичь устойчивости и улучшенных флуоресцентных характеристик. Важным параметром является стоксов сдвиг, который позволяет избежать самопоглощения и потерь интенсивности света. Обычно, чем больше стоксов сдвиг, тем меньше квантовый выход. Однако ученым удалось добиться высоких значений стоксовых сдвигов и высоких квантовых выходов одновременно.

«Важной характеристикой флуорофоров является стоксов сдвиг, то есть разница между длинами волн поглощения и испускания. Если эта разница невелика, возникает самопоглощение и большие потери интенсивности испускаемого света».

— Татьяна Магдесиева, профессор химического факультета МГУ

Новое соединение способно флуоресцировать не только в растворе, но и в твердом состоянии. Это делает возможным создание более стабильных и воспроизводимых устройств-переключателей. Следующий этап работы включает разработку модельного устройства, демонстрирующего применимость соединений в качестве флуоресцентных редокс-переключателей.