Fotoluminescente metaal-organische raamwerken (PL-MOF's) zijn naar voren gekomen als een veelbelovende klasse van op stimuli reagerende luminescente materialen vanwege hun brede scala aan opto-elektronische toepassingen, met name in luminescentiedetectie.

In de afgelopen jaren hebben enkele onderzoeken aangetoond dat de luminescentie van MOF's kan reageren op drukstimulus. Desalniettemin is de luminescentierespons in subtiele tot lage drukregimes, die een hogere gevoeligheid van drukgevoelige materialen vereist, tot nu toe niet gerealiseerd in PL-MOF's.

Onlangs rapporteerde een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Hong Maochun van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen de gasdrukafhankelijke luminescentie van een op AIEgen gebaseerd metaal-organisch raamwerk.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications op 19 april.

Aggregatie-geïnduceerde emissie (AIE) verwijst naar het fenomeen dat organische luminescente groepen een hogere fotoluminescentie-efficiëntie vertonen in geaggregeerde toestand dan in oplossing, en de beperking van intramoleculaire bewegingen (RIM) is de belangrijkste reden voor het genereren van AIE.

Het verankeren van AIE-chromoforen in MOF's biedt niet alleen een platform voor een beter begrip van het mechanisme van AIE, maar biedt ook mogelijkheden om aantrekkelijke optische eigenschappen in nieuwe matrices te onderzoeken.

Door een nieuw AIE-luminogeen (AIEgen) als ligand te introduceren, kregen de onderzoekers een op AIEgen gebaseerde MOF genaamd FJI-H31. In FJI-H31 kunnen de intramoleculaire bewegingen van de AIE-groep omkeerbaar worden verfijnd door gasmoleculen, wat leidt tot een opmerkelijke en continue variatie in luminescentie-intensiteit en uiteindelijk de eerste gasdrukgevoelige fotoluminescente MOF realiseert.

Ze synthetiseerden eerst FJI-H31(Gd) door ligand te gebruiken met Gd ³⁺ , en de luminescentie-intensiteit van FJI-H31 (Gd) werd geleidelijk verbeterd met de verhoging van de stikstofgasdruk met een goede lineaire relatie.

Vervolgens vulden ze stap voor stap verschillende gassen (kooldioxide, argon en lucht) rond de FJI-H31(Gd), en de fluorescentie-intensiteit vertoonde geleidelijk een lineaire verbetering met de verhoging van de gasdruk.

Trouwens, FJI-H31(Gd_x Eu_1-x ) verkregen door de introductie van verschillende verhoudingen van Eu ³⁺ ionen hadden een dubbele-emissiecentrumluminescentie van ligand en Eu ³⁺ ionen, en de fluorescentie-intensiteit van de dubbele-emissiecentra vertoonden een geleidelijke verbetering met de toename van de gasdruk. "De luminescentie-MOF met dubbele emissie verrijkt de luminescentiekleur en verbetert de nauwkeurigheid van detectie", zei prof. Hong. + Verder verkennen

Luminescentiemechanisme van loodvrij dubbel perovskiet Cs2NaBiCl6 kristal onder hoge druk