Michito Yoshizawa, Zhiou Li, en medewerkers van het Tokyo Institute of Technology synthetiseerden moleculaire capsules van ongeveer 1 nanometer met een geïsoleerde holte met behulp van groene en goedkope zink- en koperionen. In schril contrast met eerdere moleculaire capsules en kooien die zijn samengesteld uit edelmetaalionen zoals palladium en platina, deze nanocapsules zenden blauwe fluorescentie uit met een efficiëntie van 80%.

Moleculaire nanocapsules hebben potentiële toepassingen als fotofunctionele verbindingen en materialen, maar tot dusverre vertonen moleculaire capsules die zijn gesynthetiseerd door het opnemen van palladiumionen enzovoort een slechte fluorescentie.

De Tokyo Tech-onderzoekers verwachten meerkleurige fluorescentiecomposieten te kunnen maken door het eenvoudig inbrengen van geschikte fluorescerende moleculen in de geïsoleerde holte van de nanocapsules.

Fluorescentie heeft wijdverbreide toepassingen, het helpen van onderzoekers om problemen in de fundamentele wetenschappen te begrijpen en praktische materialen en apparaten te ontwikkelen. Onder de bruikbare fluorescerende verbindingen in ontwikkeling, capsulevormige moleculaire architecturen, die zowel sterke fluorescerende eigenschappen als een holte ter grootte van een nanometer hebben, zijn bijzonder veelbelovend.

Moleculaire kooien en capsules kunnen worden gemaakt via een eenvoudig synthetisch proces dat coördinatieve zelfassemblage wordt genoemd. Echter, de meeste zijn samengesteld uit edelmetaalionen zoals palladium en platina, en zijn niet-emissief door afschrikken door de zware metalen.

Nutsvoorzieningen, Michito Yoshizawa, Zhiou Li, en medewerkers van het Chemical Resources Laboratory van het Tokyo Institute of Technology rapporteren nieuwe moleculaire nanocapsules met de M2L4-samenstelling (waarbij M staat voor zink, koper, platina, palladium, nikkel, kobalt, en mangaan). Hun zink- en kopercapsules, vooral, unieke fluorescerende eigenschappen vertonen.

De M2L4-capsules zijn zelf-assemblerend uit twee metaalionen en vier gebogen liganden die antraceen-fluoroforen (fluorescerende delen) bevatten. Röntgenkristallografische analyse verifieerde de gesloten schaalstructuren waar de grote inwendige holtes van de capsules, ongeveer een nanometer in diameter, worden afgeschermd door acht antraceen panelen.

De zinkcapsule straalde sterke blauwe fluorescentie uit met een hoge kwantumopbrengst (80%), in schril contrast met de zwak emitterende nikkel- en mangaancapsules en het niet-emissieve palladium, platina, en kobaltcapsules. De fluorescentie van de koperen capsule, anderzijds, hangt af van het oplosmiddel; bijvoorbeeld, het vertoont blauwe emissie in dimethylsulfoxide maar geen emissie in acetonitril.

Deze studie is de eerste die zulke emitterende eigenschappen laat zien van moleculaire capsules met een geïsoleerde grote holte. De onderzoekers denken dat hun nanocapsules nieuwe toepassingen kunnen hebben in apparaten zoals chemosensoren, biologische sondes, en lichtgevende dioden.