Molécula universal descoberta para melhores displays OLED, sensores e biotecnologia

Uma equipe de cientistas liderada por pesquisadores da Universidade de Michigan descobriu uma molécula versátil para aplicações de fluorescência, igualmente eficaz tanto no estado sólido quanto no líquido. Essas características expandem suas aplicações ao limite, de displays a sensores e imagens em biologia, reduzindo os custos de produção.

Fonte da imagem: Universidade de Michigan

A maioria das pesquisas para encontrar novas moléculas emissoras de luz começa com a fase líquida, que é mais fácil para os cientistas trabalharem. Transferir uma substância para a fase sólida frequentemente altera as propriedades dos compostos de tal forma que eles se tornam desinteressantes para desenvolvimento posterior, o que significa perda de tempo e dinheiro. E embora a perda de dinheiro possa ser tolerada, o tempo é um recurso absolutamente insubstituível.

Moléculas fluorescentes chamadas fluoróforos são capazes de absorver luz e emiti-la em níveis de energia mais baixos (comprimentos de onda maiores). Elas fazem os pixels em telas OLED brilharem e ajudam médicos e cientistas a entender o que está acontecendo nas células e tecidos. Em telas e sensores, elas devem ser sólidas, mas para fins biológicos, geralmente são usadas substâncias líquidas. A maioria dos fluoróforos não funciona bem em nenhuma das fases da matéria, mas o fluoróforo recém-descoberto funciona.

«O material fluorescente atingiu brilho e eficiência recordes, com eficiência quântica de 98% no estado sólido e 94% em solução”, disse Jinsang Kim, professor de ciências naturais e engenharia no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Michigan, que liderou a pesquisa.

A molécula descoberta pelos cientistas recebeu o nome de TGlu. Na verdade, trata-se de um anel de benzeno (seis átomos de carbono conectados em um hexágono regular), ao qual dois grupos de doadores e aceptores de elétrons estão simetricamente conectados em lados opostos. Devido ao seu pequeno tamanho e à proximidade entre a fonte e o receptor de elétrons, a molécula adquire propriedades surpreendentes que lhe permitem ser aproximadamente igualmente eficaz nos estados líquido e sólido.

Curiosamente, a molécula TGlu foi descoberta por acaso, como frequentemente acontece em trabalhos científicos. No estudo, ela não era o componente final, mas sim um componente intermediário. No futuro, é possível desenvolver sua estrutura e sintetizar novas substâncias fluorescentes. Esta, sob a influência da luz visível excitante, emite luz de forma constante no comprimento de onda azul. Selecionando compostos com outras lacunas de energia, é possível descobrir moléculas que brilham com luz vermelha e verde.

Os cientistas também pretendem introduzir fósforo no composto TGlu. Átomos de fósforo são tradicionalmente mais eficazes em fluorescência. A versatilidade da molécula promete simplificar o escalonamento na produção comercial desses compostos, o que permitirá que a descoberta seja implementada mais rapidamente na produção de displays e sensores avançados, bem como em biotecnologia.