Afhankelijk van hun oplosbaarheid, vaste stoffen kunnen volledig oplossen in vloeistoffen om heldere oplossingen te vormen, of suspensies vormen die nog onopgeloste vaste stof bevatten. Oplossingen van polymeren hebben vaak een lagere kritische oplossingstemperatuur; alleen onder deze temperatuur is het polymeer bij alle concentraties volledig oplosbaar.

Echter, het komt zelden voor dat niet-polymere mengsels een lagere kritische oplossingstemperatuur hebben, omdat kleine moleculen gewoonlijk beter oplosbaar worden als ze worden verwarmd.

Onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben nu een mengsel gemaakt van kleine organische en anorganische moleculen met een lagere kritische oplossingstemperatuur. Hun lichtgevende mengsel kan gemakkelijk worden overgeschakeld van een oplossing naar een suspensie en weer terug, gewoon door de temperatuur te veranderen. Het systeem, die een verschillende emissiekleur heeft, afhankelijk van of het zich in de oplossing of in suspensie bevindt, zal nuttig zijn voor de ontwikkeling van nieuwe thermo-responsieve materialen die van kleur veranderen bij verhitting. De studie is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

"Dit gedrag wordt meestal alleen waargenomen in polymeersystemen, " zegt universitair hoofddocent Akinori Saeki, corresponderende auteur van de studie, "omdat ze bij hoge temperaturen structurele veranderingen ondergaan die hun oplosbaarheid verminderen. Dit is het eerste voorbeeld van een luminescent molecuul/ion-gebaseerd systeem met een lagere kritische oplossingstemperatuur."

De onderzoekers baseerden hun systeem op nanodeeltjes van methylammoniumloodbromide, die zijn gebruikt om LED's en lasers van de nieuwe generatie te ontwikkelen. Opmerkend dat deze nanodeeltjes omkeerbaar uiteenvallen in hun moleculaire componenten in aanwezigheid van bepaalde aminen, de onderzoekers maakten een mengsel van de nanodeeltjes met methylamine en andere organische moleculen.

Op kamertemperatuur, het mengsel was een heldere oplossing die blauw licht uitstraalde wanneer het werd bestraald onder UV-licht. Toen de onderzoekers deze heldere oplossing verhitten, echter, het werd wit en bewolkt, en vormde vervolgens een gele suspensie boven een kritische temperatuur. De gele suspensie straalde groen licht uit bij bestraling met UV-licht.

"Met behulp van röntgendiffractie, we ontdekten dat de heldere oplossing oplosbare 1D-draden van loodbromide bevatte, methylamine en oliezuur, " zegt Dr. Saeki. "Toen de oplossing werd verwarmd, deze draden zijn herschikt tot een co-kristal dat loodbromide en methylamine bevat, die onoplosbaar was in het oplosmiddel."

Het intermediaire co-kristal was een essentiële stap voor de vorming van de gele nanodeeltjes bij hogere temperaturen, en de assemblage en fragmentatie ervan werden gemedieerd door de organische moleculen oliezuur en methylamine.

Het systeem afstemmen door de concentraties van de organische moleculen te variëren of de verhouding van halogenide-ionen (chloride, bromide en jodide) in de nanodeeltjes, de onderzoekers hebben een reeks veelkleurige systemen ontwikkeld met hetzelfde lichtgevende gedrag, en hopen ze te gebruiken in fotomaterialen van de nieuwe generatie.