پویایی برانگیختگی و تاثیرش رو ویژگی‌های فلورسانس
پویایی حالت‌های برانگیخته برای درک خواص فلورسانسی مولکول‌ها ضروریه و روی کاربردهاشون تو فناوری‌ها تاثیر می‌ذاره. تحقیقات جدید تو دانشگاه شینشو داره بررسی می‌کنه که چطور ساختار و شکل مولکولی، روی نوردهی مولکول‌هایی که در اثر تجمع به وجود میان، تاثیر می‌ذاره. این مطالعه نشون می‌ده که تغییرات تو شکل مولکولی، روی رفتار انتشار نور هم تو حالت محلول و هم تو حالت جامد تاثیر داره. این اطلاعات خیلی حیاتیه برای پیشبرد کاربردهایی مثل دیودهای نورافشان آلی و تصویربرداری زیستی و باعث میشه نوآوری‌هایی تو طراحی مواد و تبادلات انرژی ممکن بشه.
انتشار نور از مولکول‌ها، مخصوصا فلورسانس، بیشتر از یک قرنه که دانشمندا رو مجذوب خودش کرده و تو زمینه‌هایی مثل تصویربرداری، حسگری و فناوری‌های نمایشگر یه انقلاب به وجود آورده. پیشرفتهای اخیر توجه‌ها رو به پدیده‌ی انتشار ناشی از تجمع (AIE) جلب کرده؛ یه پدیده‌ی خاص که توش مولکول‌ها تو حالت جامد یا تجمع یافته، نور رو به طور موثرتری منتشر می‌کنن. بنابراین، مطالعه‌ی دینامیک واکنش‌های زیربنایی این پدیده برای درک تغییرات ساختاری مولکولی خیلی مهمه.
تو یه مطالعه‌ی اخیر، محققین ژاپنی رفتن سراغ کمپلکس‌های α-جایگزین دی‌بنزویلمتان‌توبورون دی‌فلوراید (BF₂DBM) تا بفهمن چجوری هندسه مولکولی و پویایی‌های برانگیخته روی AIE تاثیر می‌ذارن. یوشی فوجیموتو، نویسنده‌ی اصلی و دانشجوی دکتری تو دپارتمان شیمی دانشگاه شینشو، می‌گه: “پدیده‌ی AIE تا الان فقط با محاسبات نظری شیمی کوانتومی توضیح داده می‌شد. اما تو مطالعه‌ی ما، برای اولین بار این پدیده رو با استفاده از دو نوع طیف‌سنجی توضیح دادیم.”
این مطالعه با همکاری دانشگاه اوزاکا و دانشگاه آویاما گاکوین انجام شد و نتایجش تو شماره ۴۷، جلد ۱۴۶ مجله‌ی انجمن شیمی آمریکا تو تاریخ ۱۷ نوامبر ۲۰۲۴ منتشر شد. AIE پدیده‌ی جالبیه که رفتار خاموشی مرسوم رو که تو خیلی از مواد دیده میشه، به چالش می‌کشه. معمولا مولکول‌ها دوست دارن وقتی تجمع پیدا می‌کنن، درخشش خودشون رو از دست بدن؛ به خاطر اثرات خاموشی. اما بعضی از مولکول‌ها که پدیده‌ی AIE رو نشون می‌دن، به جای کم‌نور شدن، نور منتشر می‌کنن. این به این خاطره که تو شکل جامد، مولکول‌ها نمی‌تونن آزادانه حرکت کنن. این محدودیت‌ها بهشون کمک می‌کنه نور منتشر کنن و انرژی رو به راه‌های دیگه از دست ندن.
مدل دسترس محدود به تقاطع مخروطی و تاثیرش روی تابش نور
این رفتار با مدل دسترس محدود به تقاطع مخروطی (RACI) توضیح داده میشه که نشون می‌ده چطور تغییرات ساختاری مولکول، روی توانایی اون تو انتشار نور تاثیر داره. محققین این اثر رو تو مولکول‌هایی که از مشتقات BF₂DBM ساخته شدن، مخصوصا ۲aBF₂ و ۲amBF₂ که مشتقات α-متیل‌دار بودن، نشون دادن.
پروفسور هیروشی میاساکا، محقق معروف از دانشگاه اوساکا، توضیح می‌ده: “ما اثرات AIE مولکول‌ها رو تو حالت‌های جامد و محلول با استفاده از تکنیک‌های پیشرفتهای مثل طیف‌سنجی UV-مرئی و فلورسانس، و همینطور طیف‌سنجی مرئی و مادون قرمز زمان‌حل بررسی کردیم تا رفتار تابش نور مولکول رو تو طول زمان ببینیم.”
مولکول اول، ۲aBF₂، تو هر دو حالت محلول و جامد فلورسانس قوی نشون داد، در حالی که مولکول دوم، ۲amBF₂، تو محلول فلورسانس ضعیف‌تری داشت اما تو حالت جامد تابش خیلی روشن‌تری رو نشون داد. پروفسور آکیرا ساکاموتو از دانشگاه آویاما گاکوین این موضوع رو روشن می‌کنه و می‌گه: “طیف‌سنجی، یه نامه‌ست که از مولکول‌ها فرستاده میشه. اینجا، شکل مولکولی نقش حیاتی بازی کرد؛ جوری که ۲amBF₂ تو محلول خمیده شد و این باعث شد انرژی از طریق فرآیندهای غیرتابشی از دست بره که این هم منجر به فلورسانس ضعیف‌تر شد. تو حالت جامد، خمیدگی محدود شد و مولکول مجبور شد ساختار پایدارش رو حفظ کنه که این باعث انتشار نور شد.”
این مطالعه همچنین نشون می‌ده که تغییرات سریعی تو یه بازه‌ی زمانی کوتاه دیده شده. تو محلول‌ها، مولکول‌های ۲amBF₂ تو چند تریلیونوم ثانیه تغییر شکل دادن. این انتقال‌های سریع به شکل‌های خمیده باعث از دست رفتن انرژی و کم شدن فلورسانس شدن. این یافته‌ها تاثیرات قابل‌توجهی روی توسعه‌ی آینده‌ی دیودهای نورافشان آلی (OLED) و فناوری‌های تصویربرداری زیستی دارن.
پروفسور فویوکی ایتو، یکی از نویسنده‌های این مقاله، اشاره می‌کنه: “بررسی پویایی حالت‌های برانگیخته برای بهتر کردن ویژگی‌های مواد نورده خیلی حیاتیه و می‌تونه به پیشرفتهای بیشتری تو کاربردهای OLED و تصویربرداری زیستی منجر بشه.” این اطلاعات تاکید می‌کنه که چطوری درک رفتار مولکولی تو حالت‌های برانگیخته می‌تونه عملکرد و بازدهی این فناوری‌های پیشرفته رو بهتر کنه.
با استفاده از طیف‌سنجی پیشرفته و ابزارهای محاسباتی، این تحقیق یه نور جدیدی به نحوه‌ی تعامل مولکول‌ها با انرژی می‌اندازه و درک ما از فلورسانس و کاربردهای عملیش رو عمیق‌تر می‌کنه.
بیشتر بخوانید
مدیتیشن یک روز پربرکت برای جذب عشق وامنیت و سلامتی
خود هیپنوتیزم درمان زود انزالی در مردان توسط هیپنوتراپیست رضا خدامهری
تقویت سیستم ایمنی بدن با خود هیپنوتیزم
شمس و طغری
خود هیپنوتیزم ماندن در رژیم لاغری و درمان قطعی چاقی کاملا علمی و ایمن
خود هیپنوتیزم تقویت اعتماد به نفس و عزت نفس