Optische datatransmissie maakt het mogelijk om informatie als licht door te sturen via optische golfgeleiders in glasvezelnetwerken. Chinese onderzoekers hebben nu optische golfgeleiders op microschaal ontwikkeld. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , ze hebben microstaafjes gemaakt van lanthanide metaal-organische raamwerken. Hun bijzondere kristalstructuur zorgt voor een verliesarme lichtgeleiding en de emissie van gepolariseerd licht.

Lanthaniden zijn een groep metalen waarvan de speciale elektronische structuur ze aantrekkelijk maakt voor gebruik in opto-elektronische toepassingen. Metaal-organische raamwerken (MOF's) op basis van lanthaniden (Ln-MOF's) bieden een breed scala aan mogelijkheden voor gerichte variaties in structuur. MOF's zijn roosterachtige structuren gemaakt van metalen "knooppunten" die worden overbrugd door organische connectoren.

Goed gedefinieerd, microschaal Ln-MOF's zijn een zeldzaamheid gebleven, echter. Nutsvoorzieningen, dingen zijn veranderd met de nieuwe micro-rod Ln-MOF's, die potentieel hebben als golfgeleiders op microschaal. Onder leiding van Dongpeng Yan en Yong Shen Zhao aan de Beijing Normal University en de Chinese Academie van Wetenschappen (Beijing, China), de onderzoekers kozen ervoor om benzeentricarbonzuur (BTC) als organische bouwsteen te gebruiken. Deze verbinding absorbeert sterk UV-licht en heeft elektronische energieniveaus die goed overeenkomen met lanthaniden. In een zelforganisatieproces onder bepaalde synthetische omstandigheden, de BTC-moleculen en lanthanide-ionen assembleren tot kristallijne microstaafjes.

Binnen het kristal, de BTC-moleculen functioneren als kleine "lichtantennes":ze vangen licht op en geven het zeer efficiënt door aan de lanthanide-ionen in een stralingsloos energieoverdrachtsproces. De lanthanide-ionen zenden vervolgens de energie uit als luminescentie waarvan de kleur varieert afhankelijk van het gebruikte lanthanide. Terbium MOF's zenden groen licht uit; europium MOF's gloeien rood op. Doping terbium MOF's met 5% europium resulteert in oranje luminescentie.

Onder een microscoop bekeken, staven die gelijkmatig met UV-licht worden bestraald, hebben aan beide uiteinden zeer heldere punten, terwijl ze anders slechts zwak gloeien. Het spectrum van het uitgestraalde licht is constant over de lengte van de staven. De microstaafjes werken dus als optische golfgeleiders met weinig verlies. Interessant is ook dat het aan de uiteinden uitgestraalde licht circulair gepolariseerd is en gelijkmatig over de dwarsdoorsnede van de staven is verdeeld.

Dit gedrag is het gevolg van de speciale kristalstructuur van de microstaafjes, waarin de lanthanide-ionen zich in een spiraalvormige keten langs een as van het kristal winden. De ketens zijn aan elkaar gebonden door fenylgroepen van de BTC, die ondoordringbare muren vormen voor het licht. Het totale resultaat is een driedimensionaal rooster doordrongen van vierkante kanalen.

Met hun lage lichtverlies en hoge fotoluminescentie kwantumopbrengst, deze nieuwe eendimensionale microstructuren zouden kunnen dienen als een effectief platform voor de ontwikkeling van nieuwe systemen van kleurafstembare optische golfgeleiders met gepolariseerde emissies.