Светоизлучающие материалы широко используются в телевизорах, смартфонах, при создании различных датчиков и даже игрушек и украшений. При их производстве до сих пор часто применяются невозобновляемые ресурсы, токсичные металлы и многоэтапные процессы, генерирующие большое количество опасных химических отходов. Группа ученых из Центра зеленой химии и зеленой инженерии Йельского университета* (США) нашла альтернативу в древесных отходах.
Фотолюминесцентные твердотельные материалы обладают способностью поглощать ультрафиолетовый свет и переизлучать его в виде видимого света. Задача исследователей состояла в том, чтобы создать эти функциональные материалы из экологически чистых возобновляемых источников с минимальным количеством отходов и рисков для окружающей среды.
Команда взяла за основу лигнин — побочный продукт производства древесной целлюлозы и бумажной промышленности. Это вещество в природе содержится в клеточных стенках растений и деревьев. В процессе эксперимента его соединили с гистидином — простой аминокислотой. В результате этой реакции был получен целый ряд твердых материалов, которые демонстрируют флуоресценцию в ультрафиолетовом свете.
Эффект флуоресценции возникает благодаря особым частям лигнина — фенольным группам, которые активируются при поглощении света. В этом возбужденном состоянии они высвобождают протоны в гистидин в твердой структуре. Этот процесс, известный как перенос протона в возбужденном состоянии (ESPT), является ключевым. Когда лигнин возвращается в свое обычное состояние, он излучает свет, который может светиться при комнатной температуре. В некоторых случаях материалы продолжали светиться еще некоторое время после выключения ультрафиолетового излучения.
Данная технология, по словам разработчиков, — отличный пример экологичной и устойчивой химии. Исследователи не только упростили синтез материалов, но и использовали большое количество отходов древесины для более безопасного производства.
Ранее Наука Mail писала о том, что ученые разработали фермент, позволяющий почти полностью разложить распространенный пластик на безопасные составляющие.
*Йельский университет признан нежелательной организацией в России
