Достижения в области оптических устройств, которых мы ожидаем как потребители, должны поддерживаться разработкой новых материалов. Микрокристаллиты люминесцентных органических соединений могут выступать в качестве крошечных источников лазерного излучения для таких устройств, например, для использования в дисплеях и других компонентах. Дендримеры обладают многочисленными преимуществами в качестве люминесцентных материалов, однако до сих пор они не использовались в качестве микрокристаллитов из-за их хрупкости и плохой кристалличности. Теперь группа исследователей создала дендримеры, которые образуют прочные кристаллы с лазерными свойствами. Их выводы опубликованы в журнале Angewandte Chemie..
Дендримеры - это полимеры, которые вырастают из ядра за счет добавления небольших молекул с образованием расширенных ответвлений, что объясняет их название, происходящее от греческого слова «дерево». Дендримеры обладают многими преимуществами, которые делают их интересными люминесцентными материалами. Они хорошо растворяются, что позволяет легко включать их в системы; у них высокий квантовый выход, а это означает, что вы снова получаете много света, который вы вложили; они хорошо собирают свет; и они, как правило, демонстрируют относительно низкую потерю люминесценции при конденсации в твердое тело.
Исследователи создали семейство дендримеров, размер которых увеличивается по мере увеличения числа поколений, состоящих из карбазольных звеньев, образующих ответвления вокруг сильно флуоресцентного ядра. Дендримеры образовывали стабильные монокристаллы даже после удаления растворителя, и их можно было анализировать с помощью рентгеноструктурного анализа монокристаллов. Фактически, дендример третьего поколения с молекулярной массой 4600 Да является самым большим органическим дендримером, который когда-либо анализировался таким образом.
«Наши дендримеры состоят из двух ключевых частей», - объясняет автор исследования, профессор Йохей Ямамото. «Ветви состоят из ароматических молекул, которые действуют как светособирающие антенны, собирая свет, состоящий из волн во многих разных плоскостях, известный как неполяризованный свет. Затем этот свет передается флуоресцентному ядру, структура которого приводит к поляризованный свет - свет с волнами в одной плоскости - генерируется."
Когда кристаллы дендримера подвергались сильной оптической накачке - процессу, используемому для усиления сигнала в лазерных материалах - они производили усиленное спонтанное излучение и генерацию с небольшим повреждением структуры материала или оптических свойств.
«Производимое нами семейство дендримеров устраняет ряд проблем, препятствующих использованию свойств этих материалов. Поэтому мы ожидаем, что они внесут значительный вклад в разработку органических материалов для лазерной оптики», - говорит профессор. Ямамото.«Надежные свойства и лазерное излучение кристаллов будут полезны для таких компонентов, как полноцветные оптические дисплеи и микрооптические схемы».