Organik Malzemeler ile Karanlıkta Parlayan Işıklar
Fotoğraf 1: Araştırmacılar, emisyon mekanizmasını ve kullanılan molekülleri değiştirerek, karanlıkta parlayan organik malzemelerin performansını on kat artırdı. Ortaya çıkan emisyonlar, oda sıcaklığında havada bir saatten fazla sürdü. (Kaynak: Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü)
Karanlıkta parlayan malzemeler, dünyada acil durum işaretleri, saatler ve boya için kullanılmaktadır. Bu kullanışlı özellik, yaklaşık 400 milyon ABD Doları değerinde küresel bir pazarı besler. Ancak şu anda bu yeteneği yüksek bir performans düzeyine çıkarmak için ihtiyaç duyulan inorganik kristaller, nadir toprak metalleri ve 1000 santigrat derecenin üzerinde üretim sıcaklıkları gerektirir. Şimdi, her ikisi de Japonya’da bulunan Okinawa Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisans Üniversitesi (OIST) ve Kyushu Üniversitesi’nden araştırmacılar, Nature Materials’da yazan, daha kolay erişilebilen organik malzemeleri kullanarak karanlıkta parlayan bir ışık üretmek için bir yöntem geliştirdiler.
“Organik malzemeler, inorganik malzemelerden çok daha erişilebilir ve çalışmak için daha kolay olmakla kalmaz aynı zamanda karakteristik olarak eklenebileceğinden, karanlıkta parlayan mürekkep,filmler ve tekstil gibi nesnelerin kullanımını çeşitlendirme ve genişletme potansiyeline sahip olan çözünürdürler.”dedi Kyushu Üniversitesi Organik Fotonik ve Elektronik Araştırma Merkezi (OPERA) müdürü Prof. Chihaya Adachi. “Bir diğer önemli uygulama, sağlık bilimleri için sayısız fayda sağlayabilecek biyo-görüntülemede potansiyel kullanımlarıdır.”
2017’de araştırmacılar, ilk kez iki organik maddenin karanlıkta parlayan bir etki yaratabileceğini gösterdi. Bu büyük bir başarı olarak görüldü ve Nature’da yayınlandı. Bununla birlikte, performans inorganik çeşitlerden neredeyse 100 kat daha zayıftı. Aslında, araştırmacılar emisyonları oluşturmak için bir ultraviyole ışık kullanmak ve ışığı görmek için karanlık bir odaya girmek zorunda kaldılar ve örnekleri oksijene maruz bırakamadılar. Şimdi araştırmacılar, iki bileşenli bir yöntemden üç bileşenli bir yönteme ilerleyip kullandıkları molekülleri değiştirdiklerinde daha iyi bir sonuç elde ettiler. Sonuç olarak önceki çalışmadan on kat daha iyi olan oda sıcaklığında bir saatten fazla süren emisyonlardı.
OIST’in Organik Optoelektronik Birimi’ne liderlik eden Prof. Ryota Kabe, “Karanlıkta parlama efektini yaratmak için dört aşamalı bir süreç var. Bunlar yük transferi, ayırma, yeniden birleştirme ve son olarak emisyonlar.” diye açıklıyor. “Moleküllerin içinde elektronlar deliklere yerleştirilmiştir. Sürecin önemli bir kısmı elektronları deliklerden ayırmaktır. İkisi bir araya geldiğinde ışıma meydana gelir.”
Önceki araştırmalarda, organik maddeler ışıkla enerjilendiğinde elektronlar elektron vericisi olarak adlandırılan bir molekülden elektron alıcısı olarak adlandırılan bir molekülere aktarılacaktı. Bununla birlikte, elektron alıcısı çok sayıda elektron depolayamadığı için bir soruna neden oldu. Elektronlar donöre geri döndüğünde, bu rekombinasyon ışıma etkisini yarattı, ancak depolanan elektronların sayısı sınırlı olduğundan ışıma güçlü değildi ve hızla söndü.
Ancak, bu yeni çalışmada araştırmacılar birkaç şeyi farklı şekilde yaptılar. İlk olarak, deliklerin elektronlar yerine hareket eden şeyler olmasını sağlayan moleküller kullandılar. Bu delik difüzyon sistemi, moleküllerin hava ile reaksiyona girme olasılığını azalttı, böylece numunelerin oksijene maruz kalırken parlamasını sağladı. İkinci olarak, araştırmacılar elektron ve deliği daha uzun süre ayrı tutan, daha fazla deliğin oluşmasına izin veren ve ortaya çıkan emisyon süresini artıran bir delik tutucu olan üçüncü bileşene eklediler. Ve son olarak, sürecin farklı adımları arasında hareket etmek için daha az enerji gerektiren moleküller kullandılar, tüm sürecin daha az enerji almasını sağladılar ve emisyonların sadece ultraviyole ışık yerine görünür ışıkta üretilmesine izin verdiler.
Prof. Kabe, “Yöntemi ince ayar yaparak, organik moleküllerin performansını önceki çalışmanın on katı kadar başarılı bir şekilde geliştirdik.” dedi. “Organik moleküller artık havada çalışıyor, ancak performans hala zayıf. Emisyonları inorganik kristaller tarafından üretilenlerle eşit olana kadar ayarlamak için çalışmaya devam edeceğiz.”
Kaynak : phys.org
