E se fosse possibile ottenere una molecola organica capace di svolgere un doppio compito finora considerato quasi incompatibile, ossia emettere luce con altissima efficienza per i display OLED e, allo stesso tempo, assorbire luce in modo ottimale per l’imaging medico dei tessuti profondi? Un team di scienziati dell’Università di Kyushu sembra esserci riuscito.
Il cuore della scoperta è CzTRZCN, una molecola che combina un’unità di carbazolo ricca di elettroni con un nucleo di triazina povero di elettroni, arricchita da gruppi ciano che modulano la disposizione orbitale. Questa architettura consente alla molecola di comportarsi come un “interruttore” molecolare: in fase di assorbimento mantiene una configurazione planare favorevole all’assorbimento a due fotoni (2PA), utile per l’imaging a bassa invasività; una volta eccitata, cambia struttura e adotta un assetto più “torsionato” che favorisce la fluorescenza ritardata attivata termicamente (TADF), il meccanismo chiave per rendere più luminosi ed efficienti gli OLED.
L’idea alla base è la convergenza di due proprietà solitamente opposte: la TADF, usata per migliorare l’efficienza dei display OLED convertendo calore in luce visibile, richiede strutture molecolari con orbitali separati; il 2PA, invece, funziona meglio con orbitali sovrapposti e strutture planari. La soluzione del gruppo giapponese è stata progettare una molecola capace di passare da una configurazione all’altra in base alla fase del processo ottico.
Nei test, CzTRZCN ha raggiunto un’efficienza quantica esterna del 13,5% negli OLED, un valore record per materiali TADF a base di triazina. Allo stesso tempo, ha dimostrato un’elevata sezione d’urto per il 2PA e un’intensa luminosità, caratteristiche ideali per l’imaging medico con luce nel vicino infrarosso, in grado di penetrare più in profondità nei tessuti riducendo danni e dispersioni.
Secondo il responsabile del progetto, Youhei Chitose, l’assenza di metalli e la bassa tossicità rendono CzTRZCN altamente biocompatibile, un requisito fondamentale per le sonde mediche. Applicazioni come la microscopia a fluorescenza temporale potrebbero beneficiare in modo significativo da questa doppia funzionalità.
La ricerca, pubblicata su Advanced Materials, propone anche un approccio più ampio: progettare molecole in grado di ottimizzare separatamente la fase di assorbimento e quella di emissione, aprendo scenari che vanno oltre i display e l’imaging. Si parla di future sonde indossabili, sistemi di diagnostica in vivo e schermi di nuova generazione.
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