Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuwe, goedkope, relatief eenvoudige strategie voor het ontwerpen van materialen die worden gebruikt in live cell imaging, fotodynamische therapie voor kanker en nachtzichttechnologieën.

Voor deze toepassingen is wetenschappers gebruiken gespecialiseerde materialen die nabij-infrarood licht absorberen en uitstralen. Vergeleken met zichtbaar licht, nabij-infrarood licht kan materialen dieper doordringen met minder verstrooiing en lagere niveaus van fotoschade veroorzaken.

Om deze materialen te ontwikkelen, onderzoekers gebruiken momenteel een chemisch syntheseproces dat de moleculaire structuur wijzigt. De noordwestelijke benadering hoeft slechts twee verschillende moleculen samen te kristalliseren - een handige en efficiënte methode op basis van supramoleculaire chemie.

"Ons werk vereenvoudigt het productieproces en legt een basis voor praktische toepassing, " zei Fraser Stoddart van Northwestern, senior auteur van de studie. "Deze strategie zal wetenschappers aanspreken die in een breed scala aan disciplines werken, van chemie tot kristaltechnologie tot materiaalwetenschap."

Het artikel is deze week gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Stoddart is een Nobelprijs-winnende chemicus en de Board of Trustees Professor in Northwestern's Weinberg College of Arts and Sciences. Yu Wang, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Stoddart, is de eerste auteur van de krant.

De methode van Northwestern maakt gebruik van de ladingsoverdrachten tussen twee moleculen, waarbij een molecuul (een donor) elektronen afstaat aan een ander molecuul (een acceptor). De twee moleculen kunnen twee co-kristallen vormen met verschillende donor-acceptorverhoudingen.

"De twee co-kristallen nemen verschillende superstructuren in vaste toestand aan, kristalmorfologieën en optische eigenschappen, waarbij een van hen een uniek materiaal vormt dat gelijktijdig twee-fotonabsorptie en nabij-infrarode emissie vertoont, Wang zei. "Dit werk biedt een ideaal platform om een ​​relatie tussen bovenbouw en eigendom te ontdekken en een dieper inzicht te krijgen in het supramoleculaire materiaalontwerp."

De studie, "Twee-foton opgewonden dieprode en nabij-infrarood emitterende organische co-kristallen, " werd ondersteund door de National Science Foundation en het ministerie van Energie.