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化学家创造出彩虹般的有机分子

本站发布时间:2023-12-23 15:43:02

链条中使用的含碳材料具有独特的光电特性,使其成为有用的导电材料这些已知的技术可以用来限制不同颜色的光,这使得在有机发光二极管中使用这些技术成为很好的候选者

相邻发射的光的颜色是由其长度决定的,但分子越长,它们也变得越稳定,这使得光在应用中的传播范围越广

MITChemists现在正朝着这个方向发展,以使这些分子保持稳定,从而使其尺寸更大,长度更大使用这种新方法,他们能够构建红色、橙色、黄色、绿色或蓝光的分子,这可以使相邻的应用程序部署起来

“这类分子,无论其效用如何,在其反应活性方面都有挑战,”诺华化学与新研究的创始人RobertGilliard说“我们在这项研究中所做的努力首先是能力问题,其次,我们想制作一些组件,这样你就可以拥有一个更大范围的任务。”

麻省理工学院研究科学家Chun LinDeng是这篇论文的主要作者,该论文出现在自然化学

彩色分子

Acenes由苯分子组成——碳和氢的环——以线性方式融合由于它们是可共享的电子,并且可以有效地传输电荷,因此已被用作导电体和场效应晶体管(使用电场来控制电流半导体流量的晶体管)

最近的研究表明,在其中放置或“掺杂”一些碳原子的碳纳米管具有更有用的电子性质然而,像传统的蒽一样,这些分子在暴露在空气或光线下时是不稳定的通常,它们必须与一种名为“爱情盒子”的其他容器合成,以保护它们免受空气暴露的影响,这可能会导致它们崩溃时间越长,他们就越容易受到氧气、水或光线的影响

为了避免危险,Gilliard决定使用Align,并且他的实验室以前使用过已知的碳二卡宾在去年发表的一项研究中,他们使用了这种配体和稳定的荧光体,这是一种有机化合物,对温度变化的反应具有不同的光照颜色

在这项研究中,Gilliard和他的合著者开发了一种新的合成方法,表明他们可以合成同样掺有硼和氮的碳二羰基苯随着新配体的加入,中心被正电荷化,这提高了其稳定性,并赋予了独特的电子性质

使用这种方法,根据碳二卡宾的长度和化学基团的类型,可以产生不同颜色的产物到目前为止,大多数硼、氮掺杂的化合物已经合成,可以发出蓝光

Gilliard说:“重新定义对于广泛的应用程序非常重要,包括成像等生物应用程序。”“由于人体组织发出蓝光,因此很难找到成像的荧光问题,这是我们重新寻找相关图像的主要原因之一。”

更好的性能

离心阻力的另一个重要特征是它们仍然可以在空气和水中安装低配位数的含硼带电分子(意味着中心硼原子的邻居较少)在水中往往高度不稳定,因此这些物质在水中的稳定性不高,并且可以将其用于成像和其他医学应用

Gilliard说:“我们之所以对本文中报告的化合物类别感到兴奋,其中一个原因是它们可以悬浮在水中。这打开了可能性的一个小范围。”

研究表明,雪花莲与不同比例的碳纳米管结合,可以产生具有更好稳定性和量子效率的额外邻域(测量材料允许的光照量)

Gilliard说:“我们认为有可能在没有合成染料的情况下进行大量的差异验证。”“我们有很多有趣的电子特性可以挖掘,我们也很兴奋。”

Gilliard还计划与麻省理工学院的电气工程教授MarcBaldo合作,在已知的一种基于单核裂变的太阳能电池中加入一些能量这种类型的太阳能电池可以产生大量的电子转移,使电池的效率更高

Gilliard说,这类化合物也可以用于电视和电脑屏幕的蓝光发射二极管有机发光二极管比传统LED更轻、更灵活,可以产生正确的图像,并确保功率

Gilliard说:“我们仍处于开发特定应用的早期阶段,无论是有机化学导体、发光器件,还是基于单核裂变的太阳能电池,但由于其稳定性,器件的结构应该比这类化合物的典型结构更光滑。”

这些研究由Arnold和Mabel Beckman基金会以及国家科学基金会重大研究仪器项目资助


来源:

Materials provided by
Massachusetts Institute of Technology. Original written by Anne Trafton.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Chun-Lin Deng, Akachukwu D. Obi, Bi Youan E. Tra, Samir Kumar Sarkar, Diane A. Dickie, Robert J. Gilliard.
    Air- and photo-stable luminescent carbodicarbene-azaboraacenium ions. Nature Chemistry, 2023; DOI: 10.1038/s41557-023-01381-0

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