Ученые НГУ разработали накапливающий свет органический материал для биовизуализации
Ученые НГУ разработали накапливающий свет органический материал для биовизуализации
В отличие от неорганических флуоресцентных и фосфоресцентных материалов, новые материалы на основе органических молекул не содержат токсичных тяжелых металлов и могут найти применение в биовизуализации и криптографии.
Новосибирск, 28 февраля 2024 года: Исследователи лаборатории низкоуглеродных химических технологий Факультета естественных наук Новосибирского госуниверситета (ORËL Research Lab) разрабатывают материалы с эффектом послесвечения на основе органических молекул.
«В нашей лаборатории мы занимаемся изучением органических светоизлучающих материалов. Одно из наших направлений исследований — материалы, обладающие эффектом послесвечения. Такие материалы, находясь некоторое время под воздействием света, потом несколько секунд способны сами испускать свет. Неорганические материалы, обладающие такими свойствами, известны уже очень давно. Однако большая их часть содержит тяжелые металлы, наличие которых и обуславливает эффект фосфоресценции. Мы же в своей работе используем совсем иной подход — отказываемся от тяжелых металлов в пользу органических молекул ради меньшей токсичности и большей доступности. Используя разнообразие органических молекул, мы подбираем систему таким образом, чтобы сделать светимость материала дольше и эффективнее. Этот подход позволяет нам полностью контролировать свойства путем вариации структуры используемых молекул и в зависимости поставленных задач направленно получать необходимые материалы с заданными свойствами», — объясняет заведующий лабораторией Евгений Мостович.
В настоящее время ученые НГУ создали материал с очень высокой квантовой эффективностью послесвечения (70%), при которой накопление светового излучения практически равно его переизлучению с очень эффективным вкладом в послесвечение, продолжительность которого достигает до трех секунд. Для органических материалов это достаточно долго, но специалисты лаборатории намерены увеличить его длительность. Для этого, используя различные методы время-разрешенной спектроскопии, они изучают процессы, происходящие в материалах с послесвечением в течение различных промежутков времени с момента облучения. И в зависимости от структуры молекул, их концентрации и типа используемой матрицы, определяют пути оптимизации этой системы, повышения ее эффективности и увеличения времени послесвечения. Исследователи изучили различные системы и выяснили, какие группы атомов в органических молекулах увеличивают его длительность, а какие, наоборот, снижают. Теперь они разрабатывают подходы к целенаправленному синтезу органических молекул, которые будут обладать либо большим, либо меньшим временем послесвечения.
«Как правило, органические молекулы не обладают длительным послесвечением при комнатной температуре. Чтобы органическая молекула проявила послесвечение, например, фосфоресценцию, ее необходимо “заморозить”. Одна из молекул, которую мы разработали для этих целей, обладает временем жизни фосфоресценции, достигающим 10 секунд, но только при температуре, равной 77 Кельвин (т.е. -196 градусов по Цельсию). Исследователей интересует, как повысить эту рабочую температуру до комнатной. Мы разработали специальные молекулы — эмиттеры, в структуре которых есть так называемые донорные и акцепторные части. Такие молекулы обладают свойством, которое называется «термически активированная задержанная флуоресценция”. Мы растворяем эмиттер в подходящей матрице, веществе, которое “замораживает” колебания молекул эмиттера, в результате включается термически активированная задержанная флуоресценция, а мы в свою очередь получаем материалы с очень высокой эффективностью послесвечения. Важно, что количество эмиттера в матрице может быть ничтожно малым — вплоть до одной молекулы на миллиард молекул матрицы. Мы выяснили, что даже в такой концентрации система продолжает показывать довольно эффективное послесвечение, видимое невооруженным глазом», — рассказал заведующий лабораторией.
Еще одни задача, которую ставят перед собой исследователи — создать палитру послесвечения. Сейчас созданные в лаборатории ORËL Research Lab материалы послесвечения светятся желтым, зеленым и голубым, в планах — дополнить этот цветовой ряд красным и оранжевым. Это может пригодиться для биовизуализации лабораторных исследований, например, живых тканей. При этом краситель можно доставлять на основе специальным образом приготовленных наночастиц и окрашивать им клетки тканей, за которыми необходимо пронаблюдать в ходе различных процессов.
1 view
491
232
2 weeks ago 01:36:11 1
Инновации в образовании в эпоху цифровизации - выступление ИК Мухиной в школе иностранных языков.
3 weeks ago 00:08:23 1
Как измерили расстояние до Луны ● 1
3 weeks ago 00:27:05 1
СИБИРСКИЕ ИННОВАЦИИ: ПЕЧЕНЬЕ ИЗ СВЕРЧКОВ И ФИОЛЕТОВАЯ ПШЕНИЦА / Редакция.Наука
3 weeks ago 00:46:32 1
Мифы о муравьях. Жанна Резникова. Ученые против мифов 11-3
4 weeks ago 00:29:21 1
Изучение генома человека с помощью ИИ: ИЦиГ и AIRI |Вениамин Фишман и Ольга Кардымон| В мире ученых
1 month ago 01:16:35 1
Мозаичное прошлое: художники-монументалисты и их наследие в Новосибирской области
1 month ago 00:22:10 1
Как вирусы помогают лечить рак?
1 month ago 00:02:25 1
Новосибирские учёные разработали технологию повторного применения цемента
1 month ago 00:17:02 1
ЛОГИКА! НАУЧНЫЙ МЕТОДОЛОГ ИЗ НГУ! ВЫПУСКНИК ИЗ ВУЗА ДУРЫ! КАТЮЩИК ТВ2
1 month ago 00:53:07 1
ХРОНИКИ САМОИЗОЛЯЦИИ: Александр Пушной об отношении к хейтерам, учёбе в НГУ & “Галилео“
1 month ago 00:19:04 1
Самоорганизация в муравейнике, или как муравьи решают сложные задачи. Софья Пантелеева
1 month ago 00:58:56 1
Почему у нас нет инстинктов? Материнского инстинкта не существует? | Ученые против мифов 20-2
1 month ago 00:47:42 1
Павел Гейдт | Кандидат физико-математических наук
1 month ago 02:34:14 2
Инновационная среда. Патентные исследования как инструмент научно-технологического сотрудничества
1 month ago 00:13:30 1
Научно-историческая реконструкция комплекса вооружения знатного ойратского воина
1 month ago 00:06:28 5
#46- Гала-концерт “Академгородок. Место силы и свободы. 50 лет спустя“
1 month ago 01:41:24 1
30 января 2024 встреча с Ириной Константиновной Мухиной
1 month ago 00:03:02 9
Прогнозирование распространения эпидемий. Математический центр в Академгородке
2 months ago 00:11:54 1
Аутоиммунные болезни. Виталий Омельченко
2 months ago 01:44:08 1
ЗДРАВСТВУЙТЕ, ЗВЕЗДЫ! НИКОЛАЙ МОРОЗОВ: СМЕРТНИК, УЧЕНЫЙ, ЛЕГЕНДА (док., 2022)
2 months ago 00:26:27 1
Доспехи кочевников. Дорога людей.
2 months ago 00:50:39 1
LIVE с академиком. Математики без галстуков: Андрей Шафаревич, Андрей Миронов, Юрий Прохоров
2 months ago 00:07:12 1
ХИМИЯ ЕГЭ Теория Задание 3, 19, 29 Как определить степень окисления элементов Соединения железа ОГЭ
2 months ago 00:08:42 1
Ученые НГУ разработали накапливающий свет органический материал для биовизуализации