Het beheersen van de geëxciteerde elektronische toestanden in luminescente systemen blijft een uitdaging bij de ontwikkeling van fluorescerende en fosforescerende kleurstoffen. Nutsvoorzieningen, wetenschappers in Japan hebben een unieke organische fluorofoor ontwikkeld die zijn emissiekleur verandert zonder verlies van efficiëntie wanneer hij van buitenaf wordt gestimuleerd. De studie gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie verklaart dit gedrag door een eenvoudige fasetransformatie van de vaste stof, die relevant kunnen zijn voor opto-elektronische toepassingen zoals in slimme OLED's.

Hoewel luminescentie een uitgebreid bestudeerd fenomeen is en de theoretische basis ervan goed wordt begrepen, de ontwikkeling van nieuwe pigmenten en kleurstoffen met een uitstekende functionaliteit is niet eenvoudig. Faseovergangen van een vast materiaal kunnen de fluorescentie doven, en pigmenten in OLED-toepassingen zijn gevoelig voor veroudering. Nutsvoorzieningen, de onderzoeksgroep van Takuma Yasuda aan de Kyushu University, Fukuoka, Japan, heeft een groen emitterend pigment gesynthetiseerd dat reageert op externe prikkels door een opmerkelijke kleurverandering in oranje emissie, en dat zonder waargenomen verlies in luminescentie-efficiëntie. Dit tweekleurige gedrag van één pigment kan zeer nuttig zijn voor de ontwikkeling van slimme opto-elektronische en sensorsystemen.

Om efficiënte luminescentiesystemen te verkrijgen, wetenschappers richten zich steeds meer op de aangeslagen toestanden en de elektronische overgangen:hoe duidelijker en gedefinieerder de elektronische overgangen zijn, des te efficiënter is de lichtemissie wanneer de stof wordt geëxciteerd door licht van andere golflengten of elektrische energie. Anderzijds, verstoringen van de moleculaire structuur kunnen niet-stralingsrelaxatie veroorzaken, en dan, de meeste fluorescentie gaat verloren. Hier, Yasuda en zijn groep ontdekten dat hun gesynthetiseerde fluorofoor, die een langwerpige en relatief eenvoudige symmetrische structuur heeft met bekende chromoforen, kan zijn emissiekleuren wisselen tussen oranje en groen bij het veranderen van vastestofmorfologieën.

De auteurs staven hun bevindingen met röntgenkristallografische analyses en theoretische berekeningen. Ze ontdekten dat de amorfe fase een enigszins ontspannen aangeslagen toestand heeft in vergelijking met de kristallijne. Dit werd verklaard door een draaiing in het molecuul, die plaatsvond onder een andere hoek toen de kristalstructuur werd verbroken. Overeenkomstig, het licht dat uit die aangeslagen toestand in de amorfe fase werd uitgezonden, had een langere golflengte dan het licht dat uit de aangeslagen kristallijne toestand werd uitgezonden.

Een dergelijke tweekleurige emissie van verschillende vaste fasen zou nuttig kunnen zijn voor geavanceerde opto-elektronische en sensortoepassingen. De Japanse auteurs ontdekten dat de stof oranje fluorescentie uitstraalde wanneer hij werd afgezet als een dunne film, maar deze kleur werd groen toen de film werd uitgegloeid, dat is, op hoge temperatuur bewaard en weer afgekoeld. Daarna krasten ze de gegloeide film en vonden oranje fluorescentie precies op de krassen; zelfs het schrijven van woorden in oranje fluorescentie was mogelijk.

Een meer veeleisende toepassing is die in organische lichtemitterende apparaten, de OLED's. Ingeklemd in een OLED-opstelling, de verbinding vertoonde heldere elektroluminescentie, ofwel in groen wanneer in de kristallijne fase of in oranje kleur wanneer in de amorfe fase. Deze tweekleurige elektroluminescentie van één pigment kan zeer interessant zijn voor het lopende onderzoek naar op prikkels reagerende slimme materialen.