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化学家创造出彩虹色有机分子

2023/12/9 19:13:44 来源:科技日报

稠合碳环具有独特的光电特性,一类被称为并苯的分子链经调节可发出不同颜色的光,这使它们成为有机发光二极管的理想候选者。并苯发出的光的颜色由其长度决定,但随着分子变长,它们也变得不稳定。美国麻省理工学院的化学家开发出一种新方法,可使苯分子更稳定,并能合成不同长度的并苯。他们成功造出了发射红色、橙色、黄色、绿色或蓝色光的分子,拓宽了并苯的应用范围,为开发高度空气及光稳定的发光材料和微型能量收集装置铺平了道路。相关论文发表在《自然·化学》杂志上。

并苯由苯分子(碳和氢组成的环)以线性方式稠合在一起组成。由于它们含有丰富的可共享电子,并能有效地传输电荷,因此被用作半导体和场效应晶体管。最近的研究表明,一些碳原子被硼和氮取代或“掺杂”会使并苯具有更有用的电子性质。

为了使并苯更稳定,研究人员使用了以前研究过的一种配体,称为碳二卡宾。去年,他们曾使用这种配体来稳定硼氟离子,这种有机化合物可以发出不同颜色的光来响应温度的变化。

在本研究中,研究人员开发了一种新的合成方法,将碳二卡宾添加到同样掺杂了硼和氮的并苯中。随着新配体的加入,并苯带正电荷,提高了稳定性,这也赋予了它们独特的电子性质。

使用这种方法,研究人员造出了能产生不同颜色的并苯,主要取决于它们的长度和附着在碳二卡宾上的化学基团的类型。

很多人体组织都会发出蓝光,所以很难使用蓝色荧光探针进行成像。因此,红色发光体在生物成像应用中很重要。此外,这些并苯在空气和水中都保持稳定,这拓宽了其在成像和其他医疗领域的应用。这些并苯还可进一步开发用于电视和计算机屏幕的发光二极管,比传统LED更轻、更灵活,产生更明亮的图像,消耗更少的电能。


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