Para peneliti mendemonstrasikan dinamika keadaan tereksitasi turunan BF₂DBM menggunakan analisis spektroskopi struktural dan pemodelan komputasi. Kredit: Jurnal Persatuan Kimia Amerika (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c10277
Dinamika keadaan tereksitasi sangat penting untuk memahami sifat fluoresensi molekul, yang mempengaruhi penerapannya dalam teknologi. Penelitian Universitas Shinshu mengeksplorasi bagaimana struktur molekul dan geometri mempengaruhi emisi cahaya dalam molekul emisi yang diinduksi agregasi.
Penelitian itu diterbitkan di dalamnya Jurnal Persatuan Kimia Amerikamengungkapkan bahwa perubahan bentuk molekul mempengaruhi perilaku emisi baik dalam keadaan padat maupun dalam larutan. Wawasan ini sangat penting untuk kemajuan aplikasi seperti dioda pemancar cahaya organik dan bioimaging, yang memungkinkan inovasi dalam desain material dan interaksi energi.
Emisi cahaya dari molekul, khususnya fluoresensi, telah memesona para ilmuwan selama lebih dari satu abad, merevolusi bidang-bidang seperti teknologi pencitraan, penginderaan, dan visualisasi.
Kemajuan terbaru telah menarik perhatian pada emisi yang diinduksi agregasi (AIE), sebuah fenomena unik di mana molekul memancarkan cahaya lebih efisien ketika berada dalam keadaan padat atau teragregasi. Oleh karena itu, mempelajari dinamika reaksi yang mendasari fenomena ini penting untuk memahami perubahan struktur molekul.
Sekarang, dalam penelitian terbaru, para peneliti dari Jepang mengeksplorasi dibenzoylmethanatoboron difluoride (BF2DBM) untuk mengungkap bagaimana geometri molekul dan dinamika keadaan tereksitasi terbatas mempengaruhi AIE.
“Sampai saat ini, fenomena AIE hanya dapat dijelaskan melalui perhitungan kimia kuantum teoritis. Namun, dalam penelitian kami, kami menjelaskan fenomena ini untuk pertama kalinya melalui dua spektroskopi,” kata penulis utama Yushi Fujimoto, seorang mahasiswa doktoral di Departemen Kimia. Sekolah Pascasarjana Sains dan Teknologi, Universitas Shinshu, Jepang. Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Universitas Osaka dan Universitas Aoyama Gakuin.
AIE adalah fenomena menarik yang menantang perilaku pendinginan konvensional yang diamati pada banyak material. Seringkali, molekul cenderung kehilangan pendarannya ketika ditambahkan karena efek pendinginan.
Molekul tertentu yang menunjukkan fenomena AIE cenderung memancarkan cahaya daripada redup dalam kondisi terbatas. Hal ini terjadi karena dalam bentuk padat, molekul-molekulnya tidak dapat bergerak bebas. Pembatasan ini membantu mereka memancarkan cahaya alih-alih kehilangan energi dengan cara lain.
Perilaku ini dijelaskan oleh model persimpangan kerucut akses terbatas (RACI), yang menggambarkan bagaimana perubahan struktural dalam suatu molekul dapat mengontrol kemampuannya memancarkan cahaya. Para peneliti menunjukkan efek ini pada molekul BF yang disintesis.2Turunan DBM, khususnya 2aBF2 dan jam 2 pagi BF2yang merupakan turunan tersubstitusi α-metil.
“Kami menganalisis efek AIE dari molekul dalam padatan dan larutan menggunakan teknik canggih seperti UV-visibel dan UV-visibel dalam kondisi stabil spektroskopi fluoresensi dan resolusi temporal yang terlihat dan spektroskopi inframerah amati perilaku emisi cahaya molekul dari waktu ke waktu,” jelas Profesor Hiroshi Miyasaka, peneliti terkenal di Universitas Osaka.
Molekul pertama, 2aBF.2menunjukkan fluoresensi yang kuat baik dalam larutan maupun keadaan padat, sedangkan molekul kedua, 2amBF2menunjukkan fluoresensi yang lebih lemah dalam larutan tetapi menunjukkan emisi yang lebih terang dalam bentuk padat.
Temukan ilmu pengetahuan, teknologi, dan ruang angkasa terkini dengan lebih banyak lagi 100.000 pelanggan yang mengandalkan Phys.org untuk informasi harian. Daftar di kami buletin gratis dan dapatkan pembaruan tentang kemajuan, inovasi, dan penelitian penting.harian atau mingguan.
Rekan penulis Prof. Akira Sakamoto dari Universitas Aoyama Gakuin mengklarifikasi hal ini dengan mengatakan: “Spektroskopi adalah surat yang dikirim dari molekul. Di sini, bentuk molekul memainkan peran penting, dengan 2amBF2 mengadopsi konfigurasi terlipat dalam larutan, menyebabkan hilangnya energi melalui proses non-radiasi, sehingga menyebabkan fluoresensi melemah.
“Di dalam bentuk padatpembengkokan dibatasi, memaksa molekul untuk mempertahankan struktur pemancar cahaya yang stabil.”
Studi ini juga mengungkapkan bahwa perubahan cepat diamati dalam waktu singkat. Dalam solusi, 2amBF2 Molekul mengalami perubahan bentuk dalam hitungan sepertriliun detik. Transisi cepat ke bentuk melengkung memfasilitasi hilangnya energi dan menekan fluoresensi.
Temuan ini memiliki implikasi yang signifikan terhadap perkembangan masa depan dioda pemancar cahaya organik (OLED) dan teknologi bioimaging. Seperti yang dicatat oleh rekan penulis Profesor Fuyuki Ito, “menjelajahi dinamika keadaan tereksitasi sangat penting untuk meningkatkan sifat bahan luminescent, yang dapat mengarah pada kemajuan dalam aplikasi OLED dan bioimaging.”
Ide ini menekankan bagaimana memahami perilaku molekuler dalam keadaan tereksitasi dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi teknologi mutakhir ini. Dengan memanfaatkan spektroskopi canggih dan alat komputasi, penelitian ini memberikan pencerahan baru tentang bagaimana molekul berinteraksi dengan energi, memperdalam pemahaman kita tentang fluoresensi dan penerapan praktisnya.
Informasi lebih lanjut:
Yushi Fujimoto dkk, Dinamika keadaan tereksitasi dari evolusi geometri kompleks dibenzoylmethaneboron difluoride tersubstitusi dengan sifat emisi yang diinduksi agregasi, Jurnal Persatuan Kimia Amerika (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c10277
Disediakan oleh
Universitas Shinshu
Kutipan: Excited State Dynamics Membuka Potensi LED Organik dan Bioimaging (2024, 16 Desember) Diperoleh pada 17 Desember 2024 dari https://phys.org/news/2024-12-state-dynamics-potential -bioimaging.html
Dokumen ini memiliki hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.