Команда ученых Томского политехнического университета исследовала фотофизические процессы цинк-порфириновых олигомеров — «светящихся» молекул, применяемых в биомедицине и органической электронике. Работу, поддержанную программой Минобрнауки России, опубликовали в журнале Chemical Physics Letters.
Численные эксперименты показали, что интенсивность флуоресценции (свечения) олигомеров напрямую связана с числом «звеньев» в их цепочке. Если структура молекулы включает лишь два звена, запасенная энергия почти не производит излучения.
Специалисты отметили, что молекулы испускают около 1% от максимально возможного количества излучения. Олигомеры средней длины, содержащие три-четыре звена, излучают уже до 41%, так как потери их энергии, расходуемой на превращение в тепло, гораздо ниже. Однако при увеличении длины цепочки до пяти звеньев вновь увеличивается теплоотдача, из-за чего интенсивность свечения снижается.
Ученые также рассказали, что во время экспериментов пробовали разные методы повышения эффективности испускания поглощенного света молекулами. В ходе работы пришлось модифицировать структуру олигомеров и ввести различные частицы-заместители.
Оказалось, что в зависимости от типа заместителя сила флуоресценции может возрастать на 30−60%. Полученные результаты позволили авторам работы регулировать квантовый выход «светящихся» молекул под конкретные задачи. Например, для применения в биомедицине, где инфракрасное свечение влияет на глубину проникновения через ткани при диагностике и терапии.
Заведующая лабораторией «Химическая инженерия и молекулярный дизайн» ТПУ Елена Степанова добавила, что «светящиеся» молекулы обладают высоким потенциалом для органической электроники. Среди возможных применений она назвала гибкие OLED-дисплеи, оптические сенсоры и элементы органических солнечных батарей.
Ранее мы рассказывали, что российские ученые повысили эффективность линейных двигателей, используемых при производстве медицинской техники.
