El progreso tecnológico a menudo es impulsado por la ciencia de los materiales. Los dispositivos de alta tecnología requieren materiales "inteligentes" que combinan una gama de propiedades. Un ejemplo actual impresionante son los nanotubos de carbono CNT: láminas individuales de átomos de carbono enrolladas en un cilindro.los tubos ultrafinos tienen una enorme resistencia mecánica y conductividad eléctrica. También emiten luz fluorescente infrarroja, lo que los hace detectables. Esto los convierte en materiales interesantes para la tecnología de bioimagen en el futuro.
La notable fluorescencia de los CNT se notó rápidamente, pero su mecanismo ha demostrado ser sorprendentemente elusivo. La frecuencia de la luz infrarroja emitida por los CNT cambia cuando las moléculas orgánicas se unen al exterior de los tubos. Esto proporciona una forma de "sintonizar" elfluorescencia dependiendo del propósito requerido. Sin embargo, el origen del cambio de frecuencia es difícil de investigar, porque solo unas pocas moléculas se colocan realmente en los tubos. Los métodos estándar, por lo tanto, luchan por localizarlos, enfrentando una aguja en un pajartipo de tarea
Ahora, un trío de investigadores de la Universidad Kyushu de Japón ha avanzado en la comprensión de estos cambios de frecuencia a nivel atómico. En un estudio publicado en nanoescala , informan que utilizan la técnica de espectro-electroquímica - aplicando un potencial eléctrico "electro" a un material fluorescente y midiendo la emisión de luz resultante "espectro". El uso de electricidad revela los niveles de energía de los electronesen los CNT, es decir, los orbitales alrededor de los átomos. Esto es crucial, porque la fluorescencia consiste en electrones "excitados" que se mueven de un orbital a otro y luego liberan energía en forma de luz.
"La frecuencia de fluorescencia de los CNT depende de los espacios entre los niveles de energía de los electrones", explican los autores principales del estudio. "Estos espacios a su vez dependen de qué elementos están unidos al exterior de los nanotubos. Por ejemplo, encontramos que las moléculas que contienenel bromo acercó los niveles de energía en comparación con las moléculas con hidrógeno en la misma posición ".
Esto reduce la brecha, principalmente al elevar el orbital ocupado más alto, acercándolo a los orbitales vacíos por encima de él, y resulta en fluorescencia con una frecuencia más baja.
Los cambios medidos en los estados electrónicos fueron consistentes con los cambios fluorescentes. Esto confirmó que los niveles de energía de los electrones fueron la clave para la sintonización de frecuencia, permitiendo a los investigadores descartar una explicación alternativa basada en la estabilidad de los electrones excitados. Parece que elEl efecto es causado principalmente por el campo eléctrico, o dipolo, que se genera cuando las moléculas se unen a los CNT. Este campo, a su vez, depende de la capacidad de esas moléculas para extraer electrones del carbono en los nanotubos.
"Los CNT fluorescentes podrían desempeñar un papel importante en la biomedicina", dicen los autores. "Nuestro método de estudio, basado en la electroquímica, permitirá a los investigadores comprender los materiales fluorescentes con todo detalle electrónico. En el futuro cercano, esto abrirá el camino paraajuste fino de CNT, tanto en términos de frecuencia óptica como de brillo, mediante decoración química cuidadosamente dirigida ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu, I2CNER . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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