Un team di ricercatori dell’Università Nazionale di Yokohama ha sviluppato nuove molecole in grado di emettere luce circolarmente polarizzata (CPL) con proprietà meccano-cromiche, aprendo la strada a innovazioni nel campo dei display tridimensionali e della stampa di sicurezza.
Luce circolarmente polarizzata e meccano-cromismo
La CPL è una forma di luce la cui componente elettrica ruota in una spirale, caratteristica utile in tecnologie avanzate come display 3D, biosensori e sistemi di sicurezza nella stampa. Alcune molecole chirali, quando irradiate con luce ultravioletta, possono emettere CPL. Modifiche meccaniche, come la macinazione, possono indurre cambiamenti reversibili nel colore dell’emissione, fenomeno noto come luminescenza meccano-cromica (MCL).
Progettazione di molecole chirali
I ricercatori hanno focalizzato l’attenzione su piccole molecole organiche chirali, strutture che non sono sovrapponibili alla loro immagine speculare, rendendole ideali per l’emissione di CPL. La sfida principale consiste nel mantenere l’efficienza della CPL anche dopo che le molecole subiscono trasformazioni meccaniche che le portano a uno stato amorfo, spesso causando una diminuzione dell’efficienza luminosa.
Studio di derivati del pirenilprolinamide
Nel loro studio, il team ha esaminato due composti specifici: il pirenilprolinamide 1, un derivato del tert-butoossicarbonile (Boc), e il pirenilprolinamide 2, un derivato del 2,2,2-tricloroetossicarbonile (Troc). Entrambe le molecole sono state progettate includendo un amminoacido per conferire chiralità, un gruppo pirenico per controllare l’emissione energetica, un gruppo ammidico per favorire i legami a idrogeno e un sostituente R per influenzare l’organizzazione nello stato cristallino.
Risultati e implicazioni
I risultati hanno mostrato che entrambe le molecole, nello stato cristallino, emettono CPL con configurazione (+). Dopo la macinazione, le strutture cristalline si trasformano in stati amorfi, mantenendo l’emissione CPL con configurazione (+). Questo suggerisce che i legami a idrogeno intermolecolari tra i gruppi pirenici promuovono l’emissione di eccimeri anche negli stati amorfi, offrendo nuove linee guida per la progettazione di molecole MCL con CPL efficiente.
Prospettive future
Il prossimo obiettivo dei ricercatori è stabilire linee guida generali per la progettazione di molecole che consentano la commutazione della CPL nello stato solido attraverso stimoli meccanici, con l’obiettivo finale di implementare materiali con CPL commutabile in applicazioni come display tridimensionali e stampa di sicurezza.
Questo studio rappresenta un passo avanti nella comprensione e nello sviluppo di materiali luminescenti chirali, con potenziali applicazioni in diverse tecnologie avanzate.
