es.wedoany.com Noticia: Los equipos de investigación de Zhao Jiang y Ye Meng, de la Universidad de Guizhou (China), en colaboración con Xu Bingjia, de la Universidad de Wuyi, diseñaron un esqueleto molecular de indolo[3,2-b]carbazol mediante una estrategia de ingeniería de heteroátomos-halógenos, desarrollando un sistema de fosforescencia orgánica de larga duración de modo dual que combina fluorescencia retardada térmicamente activada persistente (pTADF) y fosforescencia persistente a temperatura ambiente (pRTP).
Los materiales fosforescentes pueden emitir luz durante segundos o minutos después de retirar la fuente de excitación, con aplicaciones potenciales en campos como la anticorrupción, la seguridad de la información, la imagenología biológica y la detección óptica. Los materiales de fosforescencia orgánica de larga duración se han convertido en un foco de investigación en los últimos años debido a su estructura molecular ajustable, preparación flexible y buena biocompatibilidad. La fosforescencia orgánica se divide principalmente en dos tipos: la fosforescencia persistente a temperatura ambiente (pRTP) se origina de la transición radiativa de excitones tripletes con una vida útil ultralarga; en la fluorescencia retardada térmicamente activada persistente (pTADF), los excitones tripletes generan excitones singletes de larga duración a través del cruce entre sistemas inverso (rISC), que luego decaen radiativamente. El desarrollo de materiales fosforescentes de modo dual que integren ambas vías de emisión sigue siendo un desafío, ya que pTADF y pRTP provienen de un proceso de decaimiento competitivo de los mismos excitones tripletes.
Los investigadores seleccionaron el indolo[3,2-b]carbazol (ICZ-p1) como esqueleto luminiscente central y emplearon una estrategia sinérgica de ingeniería de heteroátomos-halógenos para regular la distribución de los orbitales moleculares frontales, la configuración electrónica del estado excitado, el acoplamiento espín-órbita (SOC) y la brecha de energía singlete-triplete (ΔE_ST), logrando un control preciso de las velocidades de cruce entre sistemas (ISC/rISC) y de fosforescencia. Al dopar las moléculas en películas de polimetilmetacrilato (PMMA), se estabilizaron los excitones tripletes, logrando una fosforescencia orgánica de larga duración. Para los derivados de F/Cl-ICZ-p1, kᵣᶦˢᶜ y kₚ fueron comparables, produciendo una emisión de modo dual eficiente (pTADF + pRTP). A temperatura ambiente (298 K), las películas mostraron una fosforescencia verde brillante que duró más de 20 segundos, con una vida útil del estado excitado superior a 20 segundos. A 320 K, el rISC acelerado provocó un desplazamiento al azul de la emisión, dominando la pTADF, lo que demuestra una sintonización del color de la fosforescencia sensible a la temperatura.
El Br-ICZ-p1 mostró un predominio de kₚ, lo que resultó en un comportamiento de pRTP de modo único. Su película de PMMA mostró una fosforescencia verde breve (menos de 1 segundo) a temperatura ambiente, con una vida útil de fosforescencia de aproximadamente 20 milisegundos, y no se detectó pTADF tras el calentamiento. Aprovechando las propiedades de fotoactivación y fosforescencia de larga duración, los investigadores exploraron aplicaciones de almacenamiento de información. Utilizando una máscara previamente modelada, irradiaron selectivamente áreas de la película de F-ICZ-p1-PMMA para consumir oxígeno, escribiendo así patrones (el diagrama del Taijí y su forma dinámica). Tras retirar la luz ultravioleta, las áreas irradiadas mostraron una imagen de fosforescencia verde, mientras que las áreas no expuestas permanecieron oscuras, logrando una escritura y lectura ópticas. El patrón fue claramente visible durante hasta 10 minutos, pero debido a la difusión de oxígeno (que apaga los estados excitados y limita el almacenamiento a largo plazo), se degradó gradualmente y desapareció después de aproximadamente 50 minutos.
Para superar esta limitación, se aplicó una capa barrera de alcohol polivinílico (PVA) sobre la película. El encapsulamiento con PVA bloqueó eficazmente la penetración de oxígeno y evitó la extinción de la fosforescencia, extendiendo la legibilidad del patrón a aproximadamente 7 horas, con potencial para capacidades de transmisión remota. Esto mejoró significativamente la capacidad de almacenamiento de información temporal. Después de este tiempo, el patrón se desvaneció, lo que sugiere una estrategia de seguridad de la información temporizada que se alinea con un mecanismo de lectura-borrado.
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