Floresans Polimer Zincirlerin Uzunluğunu Moleküllerin Rengini Belirler
Dünyanın her yerinde, uygun uyarıcıdan sonra renklı ışık yayan karbon içeren veya organik moleküller üzerinde olağanüstü araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Bu araştırma alanı, görüntüleme endüstrisi ve biyomedikal görüntüleme tekniklerinin gelişimi tarafından yönlendirilmektedir. Organik flüoresan boyalarda hassas renk ayarı şimdiye kadar genellikle farklı moleküllerin karıştırılmasıyla elde edilirken, ETH araştırmacıları artık moleküllerin kendi içindeki kimyasal ayarlamalar yoluyla geniş bir renk paleti oluşturabilen bir yaklaşım geliştirdiler.
ETH profesörü Jean-Christophe Leroux’nun grubunda grup lideri olan Yinyin Bao ve bilim insanlarından oluşan ekibi, bu iş için floresan organik polimerlere yöneldi. Bu polimerler en iyi şekilde değişen uzunluklarda hareketli zincirler olarak düşünülebilir. Bao, “Zincirler simetrik bir yapıya sahip ve içlerindeki iki bileşen floresansa katkıda bulunuyor. Florofor adı verilen bir bileşen, zincirin ortasında bulunurken diğer bileşen, zincirin iki ucunun her birinde bir kez bulunur.” diye açıklıyor. Bilim insanları sayılarını ve yapılarını ayarlayarak zincirin her iki ucuyla zincirin ortasındaki floroforu birleştirebilir. Polimer zinciri, uçlarından biri floroforun yanına gelecek şekilde bükülürse ve zincir aynı anda UV ışığına maruz kalırsa, floresan ışık yayar.
Zincir Uzunlukları Arasındaki Mesafe Etkileşimi Etkiler
Bilim insanları artık floresan renginin sadece zincir uzunluklarının ve uçlarının yapısına değil, aynı zamanda zincir uzunluklarının sayısına da bağlı olduğunu gösterebildiler. Bao, “Bu polimerlerin flüoresansından sorumlu olan zincir ucunun ve floroforun etkileşiminden kaynaklanır. İki bileşen arasındaki mesafe, nasıl etkileşime girdiklerini ve dolayısıyla yayılan rengi etkiler.” diye açıklıyor.
Araştırmacılar canlı polimerizasyon adı verilen bir yöntem kullanarak zincir bağlantılarının sayısını düzenleyebilirler. İlk olarak uzun bir süreç olsa da yapı taşlarını floroforlara bağlayarak zinciri kademeli olarak büyütürler. Bilim insanları, istenilen uzunluğa ulaşıldığında süreci sonlandırıp aynı anda zincir ucu molekülünü de oluşturabilir. İşte araştırmacılar bu şekilde farklı renklere sahip polimerler üretti: 18’den az yapı taşıyla, moleküller sarı floresan; 25 zincir bağlantılı, yeşil; ve 44 veya daha fazla bağlantı ile, mavi. Bao, “Bunun özel yanı, bu farklı ışıldayan polimerlerin tamamen aynı bileşenlerden oluşmasıdır. Tek fark zincir uzunluğudur” diyor.
Geniş Renk Aralığı Olan OLED’ler
ETH Profesörü Chih-Jen Shih’in grubundan ve Avustralya’daki Royal Melbourne Teknoloji Enstitüsü’nden bilim insanlarının da dahil olduğu araştırma ekibi, çalışmalarını Science Advances dergisinde yayınladı. Günümüz teknolojisinde araştırmacılar sarı, yeşil ve mavi renkte floresans ışık yayan polimerler üretebiliyor. Ancak, kırmızı da dahil olmak üzere diğer renkleri de içerecek şekilde genişletmeyi hedefliyorlar.
Bao’ya göre yeni geliştirilen flüoresan polimerlerin elektrik iletkenlikleri yeterince yüksek olmadığı için ekranlarda doğrudan OLED’ler (organik LED’ler) olarak kullanılamayacağını belirtiyor. Ancak geniş renk yelpazesine sahip OLED’leri basit bir şekilde üretebilmek için polimerleri yarı iletken moleküllerle birleştirmenin mümkün olması gerekiyor. Konsantre güneş enerjisi santrallerinde kullanıldığında, güneş ışığını daha verimli bir şekilde toplayabilir ve böylece santrallerin verimini artırabilir. Bao, ana uygulama alanlarını, örneğin PCR’de floresan kullanan laboratuvar tanı prosedürlerinde, hücre biyolojisinde, tıpta mikroskopi ve görüntüleme prosedürlerinde görmektedir. Diğer olası kullanımlar ise banknotlarda, sertifikalarda veya pasaportlarda güvenlik özellikleri için olabilir.
Kaynak: scitechdaily.com
