Tecnologia Científica

As espumas de gelatina mostram fosforescência orgânica ultralonga inesperada para aplicações ópticas
Os compostos inorgânicos são amplamente usados ​​como materiais fosforescentes, mas alguns materiais orgânicos à base de carbono também podem mostrar um brilho persistente, conhecido como fosforescência orgânica ultralonga.
Por RIKEN - 27/12/2021


Crédito: Pixabay 

Espumas fortes, leves e biocompatíveis brilham no escuro quando a luz ultravioleta incide sobre elas, descobriram os químicos da RIKEN. Essa fosforescência pode ter diversas aplicações, como imagens de amostras biológicas ao microscópio.

Os materiais fosforescentes absorvem a luz de alta energia e, em seguida, liberam gradualmente a energia como luz de um comprimento de onda mais longo. Essa luminescência pode persistir por minutos ou até horas - muito mais do que é possível para materiais fluorescentes.

Os compostos inorgânicos são amplamente usados ​​como materiais fosforescentes, mas alguns materiais orgânicos à base de carbono também podem mostrar um brilho persistente, conhecido como fosforescência orgânica ultralonga. Os materiais orgânicos são potencialmente mais fáceis de fabricar do que os fósforos inorgânicos, e os pesquisadores podem ajustar a cor e a duração de seu brilho alterando suas estruturas moleculares, adaptando-os para possíveis aplicações, incluindo anti-falsificação e detecção óptica. Mas os materiais de fosforescência orgânica ultralonga tendem a ser quebradiços e conter componentes tóxicos, o que limita seu uso prático.

Agora, Yasuhiro Ishida do RIKEN Center for Emergent Matter Science e colegas descobriram que a gelatina , uma mistura de peptídeos e proteínas usada como agente gelificante em alimentos e medicamentos, pode ser transformada em materiais de fosforescência orgânica ultralonga que são fortes.

Os pesquisadores misturaram gelatina com água para formar hidrogéis e os liofilizaram para criar espumas porosas . Depois de testar várias concentrações de gelatina e condições de congelamento, os pesquisadores descobriram que resfriar a mistura a -10 graus Celsius produziu a espuma mais forte, que foi capaz de suportar altas pressões. “Apesar de ser 80% de ar, um pedaço de espuma do tamanho de um cubo de açúcar pode pesar 40 quilos”, diz Ishida. A microscopia eletrônica revelou que as espumas tinham estruturas muito regulares, com poros de formas e tamanhos semelhantes.

Depois que a equipe iluminou as espumas com luz ultravioleta, elas brilharam verde-amareladas por vários segundos. "Fiquei muito surpreso quando minha aluna Suzhi Cai descobriu por acaso que as espumas de gelatina apresentam forte fosforescência orgânica ultralonga", lembra Ishida. "Essa fosforescência orgânica ultralonga nunca poderia ser imaginada com base na estrutura molecular da gelatina."

Os pesquisadores descobriram que grupos de grupos químicos chamados carbonilas eram responsáveis ​​pela fosforescência orgânica ultralonga das espumas. Seu tempo de vida de fosforescência diminuiu após a exposição ao ar, porque a umidade interrompeu esses aglomerados de carbonila.

A equipe fez espumas semelhantes de diferentes materiais, incluindo poliacrilato de sódio e poli (acrilamida). Embora não sejam tão fortes quanto as espumas de gelatina, todas essas espumas mostraram atividade de fosforescência orgânica ultralonga , brilhando em azul ou verde profundo. A mistura de gelatina com polímeros chamados PVA e PVP também os tornou fosforescentes.

As espumas de gelatina não são tóxicas e Ishida agora espera desenvolvê-las como materiais ecologicamente corretos para sensores ópticos.

 

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