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化学家开发出最明亮的固态荧光材料
化学家搞出了最明亮的荧光材料。不，他们并未合成出新型的发光分子，而是开发了可以保留液态荧光染料光学特性的固态材料。
以往荧光材料的最大问题：当荧光染料从液体转变为固态时会褪色和变暗淡。
印第安纳大学的化学家Amar Flood说：“开发荧光材料不仅仅是为了好玩，它们在工业和科研上具有很高的价值，如生物成像和激光。除此之外，还有有趣的应用，包括为太阳能电池转换光以吸收更多的太阳光谱，光信息存储技术，光致变色玻璃以及可用于3D显示技术的圆偏振材料。”
荧光分子吸收电磁波，然后以更长的较低能量波长重新发出光子。除了笔记本电脑使用的荧光笔外，它们还具有许多实际应用，从细胞研究中的荧光生物标记到OLED屏幕技术。
迄今为止已开发出超过100000种荧光染料，但难以将它们混合使用。同时，液态材料不好控制，容易泄露或挥发。但创造固态荧光材料同样具有挑战性。当染料转变为固体时，它们趋于淬灭(亮度变暗)，颜色改变，量子效率降低。
化学家倒是明白其中的机制。这是一个很容易理解的现象，称为激子耦合。当染料转变为固体时，分子紧密堆积在一起，导致它们偶联。
由这种耦合引起的光学变化很难预测，但是可以肯定地说，很难将荧光液体的光学性质可靠地转移到固体上。
Flood说：“发光分子在固体中紧挨在一起时，就会出现淬灭和染料间偶联的问题。他们忍不住彼此'碰触'。就像坐在一起的小孩子一样，互相干扰，打成一片。”
因此，该团队的出发点就是让分子难以接触。他们采取了一种无色的大环分子溶液，称为cyanostars，并将其与荧光染料混合。
引入大环(一类环状分子)并不是新鲜的主意，其他人以前也尝试过。但是这里最大的不同是，那些更早的实验用了有色的大环分子。
随着溶液干燥，cyanostars形成了所谓的小分子离子隔离晶格(SMILES)，可以有效地隔离染料分子，防止它们相互作用，并高度保留了分子的光学性质。
然后可从多个方向制取荧光材料——可以长成晶体，可以形成干粉；或者可以将其直接掺入聚合物中。研究人员发现，它可与几种市售荧光染料完美配合，所以“将材料标记为即插即用”。
但是在此之前，仍有很多工作要做。第一步开发已经完成。现在，团队必须摸清新材料的性质。
“它们是全新的，因此我们不知道它们的哪些先天特性具有价值。” Flood说。“我们也不知道材料的局限性。”
该研究发表在Cell Press上。
本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。