Polimerlerdeki Kiral Işık Yayılımını, Makarna Şeklindeki Yapılar Açıklayabilir mi?
Kiral ışık yayan polimerler, elektronik cihazlarımız için daha verimli ekranlar sağlayabilir. Fakat bu sistemlerdeki kiral optik olayların kökenleri tam olarak bilinmemektedir. Bilim insanları zayıf bir mavi fazda düzenlenmiş, burgu makarna şeklinde küçük, bükülmüş şekilde yapılar ile bir cevap bulmuş olabilirler. Bu yeni moleküler model, güçlü kiral ışık yayan polimerler hazırlamak için mükemmel bir çözüm sağlar. Geleneksel organik LED (OLED) teknolojileri, sol ve sağ taraftaki ışınların bir karışımı olan polarize olmayan ışık yayar. Bunun da ötesinde, ekranlarda yansımayı en aza indirmek için genellikle bir parlama önleyici filtre bulunur. Ancak bunun bir bedeli vardır – parlama önleyici katman ışığın yarısını bloke ederek bu cihazların aşırı derecede israf etmesine neden olur. Imperial College Londra’da bir araştırmacı ve makalenin ilk yazarı olan Jess Wade, “Bu nedenle, dairesel olarak polarize ışık yayan malzemeler ve cihazlar tasarlıyoruz” diyor. “Yalnızca bir yönde dönen ışıkla, parlama önleyici filtreyi atlayabilir ve ekran verimliliğini iki katına çıkarabiliriz.”
Araştırmacılar, aralarında polimerler de bulunan, güçlü şekilde kiral ışık yayabilen birkaç malzeme buldular. Wade, “Şimdiye kadar, optik faaliyetlerinin çubuk benzeri moleküllerden ve sarmal merdiven benzeri yığınlar oluşturan polimer zincirlerinden geldiğine inandık” diyor. Ancak bu model bazı deneysel gözlemleri açıklamaz. “Yakından incelendiğinde, bu tür yapıların karakteristik özellikleri olan Bragg yansımasına veya doğrusal dikroizme ilişkin hiçbir kanıt bulamadık” diye ekliyor.
Böylece daha fazla araştırma yapmaya karar verdiler. Ekip, yüksek çözünürlüklü atomik kuvvet mikroskobu, spektroskopik elipsometri ve polarize ışık kaynakları ile x-ışını saçılması gibi çeşitli deneysel teknikleri kullanarak kapsamlı bir çalışma gerçekleştirdi. Çalışmayı yöneten Matthew Fuchter, “Bir hizalama katmanının yokluğunda, polimer filmlerin bu uzun menzilli yapısal kiraliteden hiçbirine sahip olmadığını gördük,” diye açıklıyor. “Bunun yerine, dairesel polarize ışık moleküler bir kökene sahip.” Görünüşe göre küçük, tirbuşon şeklindeki polimer fibriller doğal optik aktiviteye sahip.
İngiltere, Newcastle Üniversitesi’nde ışık yayan malzemeler konusunda uzman olan Thomas Penfold, anahtarın ışığın dairesel polarize olma derecesi olan asimetri olduğunu söylüyor. Penfold, “Normalde, büyük bir asimetri oluşturmak için kalın, düzenli yapılara ihtiyacınız var” diyor. Küçük burgu yapıları, yerel olarak yığılmadan asimetri yaratır, bu da araştırmacıların daha ince cihazlar yapmasına izin vermektedir. Ayrıca, sentetik yaklaşımı, “akiral polimerleri, ucuz ve erişilebilir ve sadece bir tutam kiral katkı maddeleri kullandıkları” için oldukça akıllı buluyor ve “Bu küçük miktar, büyük bir kutuplaşma etkisini gözlemlemek için yeterli.” diye açıklıyor.
OLED ekranların ötesinde, bükülmüş ışık yayan ultra ince polimer filmler, şifreli iletişim ve biyoalgılama için kullanılabilir. Ekip ayrıca, uygulanan elektrik alanının yönü ile dairesel polarize ışığın tersine çevrildiğini de gözlemledi. “Bu, spin ile ilgili ilginç fenomenlerin oyunda olduğunu ima ediyor ve oda sıcaklığında spintronik cihazlarda uygulamaları için umut veriyor” diyor Wade.
Kaynak: chemistryworld.com
