Но большинство существующих решений — это неорганические составы или комплексы с тяжелыми металлами: дорогие, токсичные и не подходящие для биомедицины. Органические аналоги с долгим свечением при комнатной температуре встречаются редко, а если добавить к ним круговую поляризацию света — полезную для дисплеев и шифрования, — задача становится почти нерешаемой.

Ученые из Индийского института науки (IISc) создали новую хиральную молекулу аминоборана, которая сочетает долгую фосфоресценцию и круговую поляризацию света. Это открывает путь к безопасным, настраиваемым материалам для фотоники.

В статье для Communications Chemistry команда показала, как их молекулы работают в защитных чернилах. Например, под ультрафиолетом на поверхности видно число «1180», но когда свет выключают, проявляется скрытая надпись „IISc“ — благодаря послесвечению. Такую „отложенную“ видимость можно использовать в защитных метках и шифровании.

Обычно молекула, поглотив свет, быстро возвращается в исходное состояние, испуская флуоресценцию. Но иногда происходит редкий процесс — межсистемное превращение: электроны меняют спин, и энергия высвобождается медленнее, вызывая фосфоресценцию. При комнатной температуре это редкость — мешают колебания молекул.

Команда IISc решила проблему, создав жесткую структуру на основе бора и азота. Две нафталиновые группы зафиксированы вокруг центральной оси, что подавляет потери энергии.

Связь B–N похожа на C–C, но придает молекуле необычные свойства, — объясняет профессор П. Тилагар. — Это ускоряет переход между состояниями и позволяет добиться фосфоресценции без охлаждения.

Хиральная структура также обеспечила круговую поляризацию света.

Круговая поляризация света — самое сложное и интересное в этой работе, — говорит аспирантка Джусаина Эйятийил. — В органических системах такой эффект слабый, но нам помогли коллеги.

Синтез оказался непростым: реакция требовала инертной атмосферы и температуры –78°C. Для анализа кристаллов пришлось использовать синхротрон в Италии.

Теперь ученые хотят повысить эффективность свечения, чтобы применять материал в биовизуализации.

Мы приближаемся к созданию органических фосфоров с множеством функций, — говорит Тилагар.

Этот прорыв важен для:

• Защитных технологий — метки с «отложенным» свечением сложно подделать.
• Биомедицины — нетоксичные фосфоры заменят тяжелые металлы в диагностике.
• Экологии — безопасные альтернативы промышленным составам.
• Фотоники — поляризованное свечение улучшит дисплеи и оптические датчики.

Хотя работа впечатляет, эффективность свечения пока низкая. Для практического применения нужно увеличить яркость и стабильность молекул.

Ранее ученые разработали новый метод анализа структуры фотонного кристалла.