Buzz
Phát minh này chắc chắn sẽ mở ra nhiều ứng dụng mới trong tương lai cho các công nghệ cần sử dụng ánh sáng huỳnh quang.
Huỳnh quang là hiện tượng phát sáng khi phân tử hấp thụ năng lượng dạng nhiệt hoặc dạng quang, thường liên quan đến các chất lỏng hoặc chất khí. Tuy nhiên, mới đây, các nhà nghiên cứu hóa học đã phát triển thành công một công thức mới, cho phép vật thể rắn cũng có khả năng phát sáng huỳnh quang đến mức kinh ngạc.
Nghiên cứu này mô tả một loại chất mới được phát triển thành công với tên gọi là SMILES, có thể dễ dàng chuyển đổi sang trạng thái rắn với độ sáng huỳnh quang đặc biệt, thậm chí phát sáng trong môi trường tia cực tím.
Công thức chế tạo loại vật chất này có thể đem lại nhiều ứng dụng mới, từ việc thu hồi năng lượng mặt trời và các tia laser ở trạng thái rắn, đến công nghệ hiển thị hình ảnh sinh học và hình ảnh 3D.
Truyền thống, huỳnh quang thường được mô tả là tập hợp các hóa chất có khả năng phát sáng sau khi hấp thụ ánh sáng cực tím. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang khám phá công nghệ mới để tạo ra vật thể rắn phát sáng huỳnh quang, vượt ra khỏi giới hạn của chất lỏng và khí.
Mặt khác, các vật thể rắn cho phép chúng ta “đóng gói nhiều phân tử nhuộm huỳnh quang hơn trong 1 không gian nhỏ hơn, tiết kiệm diện tích hơn so với thể lỏng hoặc khí”. Amar giải thích: “Hãy tưởng tượng 1 viên đá lạnh rất nhỏ, khi tan ra thành nước, nó có thể làm đầy 1 chiếc thìa (thể lỏng), và khi bốc hơi thì thể tích của nó thậm chí có thể bơm căng cho 1 quả bóng bãi biển nữa đấy (thể khí)”.
Ngoài ra, một điểm cộng nữa của các vật chất thể rắn là mức độ ổn định. Amar cho biết: “Chúng ta có thể hiểu rõ cấu trúc của các vật chất rắn là nhờ chúng được giữ nguyên, không chuyển động. Vì vậy, việc sử dụng thể rắn sẽ là lựa chọn lý tưởng, vì chúng ta có thể kiểm soát cấu trúc bên trong chúng”.
Quá trình phát triển vật liệu huỳnh quang ở thể rắn tương đối phức tạp và thường gặp tình trạng “dập tắt ánh sáng”. Cụ thể, khi chất nhuộm huỳnh quang chuyển sang thể rắn, chúng có thể bị gắn vào nhau tạo ra ánh sáng mờ mịt. Lý do là bởi những chất nhuộm này sẽ không hoạt động như những chất liệu độc lập nữa. Amar cho biết không những gần như ngừng phát sáng, chúng còn đổi màu một cách cực kì khó lường.
Để khắc phục tình trạng trên, Amar cùng cộng sự Bo Laursen đến từ Đại học Copenhagen quyết định trộn thuốc nhuộm huỳnh quang với 1 dung dịch không màu chứa cyanostar. Điều này giúp họ ngăn chặn các phản ứng giữa các chất nhuộm huỳnh quang khác nhau và bảo toàn tính chất ban đầu khi chuyển sang thể rắn. Sản phẩm thu được cuối cùng là 1 cấu trúc giống như mạng tinh thể, trong đó các chất thuốc nhuộm huỳnh quang vẫn được bảo quản và cô lập hoàn toàn. Đó chính là lý do vì sao họ đặt tên cho nó là SMILES - small - molecule ionic isolation lattice (mạng lưới cách ly phân tử nhỏ). Sử dụng các vật chất SMILES này, Amar và Laursen đã in 3D một số vật thể (gọi là gyroid) với khả năng phát sáng trong môi trường tia cực tím.
Amar nói rằng trước đây đã có vật liệu rắn huỳnh quang, nhưng tất cả đều hoạt động không ổn định, thường chỉ sử dụng được 1 lần mà thôi. Ông cũng chia sẻ: “Chúng tôi khiến quá trình chế tạo này trở nên dễ dàng, đáng tin hơn bằng cách đưa ra những quy tắc thiết kế chuẩn mực nhất. Yếu tố quyết định chính là cyanostars, hợp chất không màu giúp tạo ra cấu trúc như tinh thể, đồng thời cũng cô lập các chất nhuộm hình quang khác nhau giúp chúng không phản ứng hoặc dập tắt ánh sáng của nhau như trước”.
Trong một số thử nghiệm, các vật chất rắn huỳnh quang mới có thể phát ra ánh sáng mạnh gấp 30 lần so với cadmium selenua, chất được sử dụng trong chẩn đoán y tế. Trong thời gian tới, Amar và các đồng nghiệp sẽ tiếp tục khám phá về tính cơ học và dung sai của loại chất liệu mới này để tạo ra những ứng dụng cụ thể nhất trong tương lai.
Theo Gizmodo
