De acordo com pt.wedoany.com-As equipas de investigação de Zhao Jiang e Ye Meng, da Universidade de Guizhou, na China, em colaboração com Xu Bingjia, da Universidade de Wuyi, conceberam um esqueleto molecular de indolo[3,2-b]carbazol através de uma estratégia de engenharia de heteroátomo-halogéneo, desenvolvendo um sistema de fosforescência orgânica de longa duração de modo duplo que combina fluorescência ativada termicamente persistente (pTADF) e fosforescência persistente à temperatura ambiente (pRTP).
Os materiais fosforescentes continuam a emitir luz durante segundos a minutos após a remoção da fonte de excitação, com perspetivas de aplicação em áreas como anti-falsificação, segurança da informação, imagiologia biológica e deteção ótica. Os materiais de fosforescência orgânica de longa duração tornaram-se um foco de investigação nos últimos anos devido à sua estrutura molecular ajustável, preparação flexível e boa biocompatibilidade. A fosforescência orgânica divide-se principalmente em dois tipos: a fosforescência persistente à temperatura ambiente (pRTP) resulta da transição radiativa de tripletos excitados com vida útil ultra-longa; na fluorescência ativada termicamente persistente (pTADF), os tripletos excitados geram singuletos excitados de longa duração através de cruzamento intersistema reverso (rISC), que depois decaem radiativamente. O desenvolvimento de materiais fosforescentes de modo duplo que integram ambas as vias de emissão continua a ser desafiador, uma vez que pTADF e pRTP derivam de processos de decaimento concorrentes dos mesmos tripletos excitados.
Os investigadores selecionaram o indolo[3,2-b]carbazol (ICZ-p1) como esqueleto emissor central e adotaram uma estratégia sinérgica de engenharia de heteroátomo-halogéneo para modular a distribuição dos orbitais moleculares de fronteira, a configuração eletrónica dos estados excitados, o acoplamento spin-órbita (SOC) e o hiato de energia singleto-tripleto (ΔE_ST), conseguindo um controlo preciso das taxas de cruzamento intersistema (ISC/rISC) e de fosforescência. Ao dopar as moléculas em filmes de polimetilmetacrilato (PMMA), os tripletos excitados foram estabilizados, realizando a fosforescência orgânica de longa duração. Para os derivados F/Cl-ICZ-p1, kᵣᶦˢᶜ e kₚ são comparáveis, resultando numa emissão eficiente de modo duplo (pTADF + pRTP). À temperatura ambiente (298 K), os filmes exibem uma fosforescência verde brilhante que persiste por mais de 20 segundos, com uma vida útil do estado excitado superior a 20 segundos. A 320 K, o rISC acelerado leva a um desvio para o azul na emissão, dominada por pTADF, demonstrando uma sintonia de cor da fosforescência dependente da temperatura.
O Br-ICZ-p1 apresenta um domínio de kₚ, resultando num comportamento de modo único de pRTP. Os seus filmes de PMMA mostram uma fosforescência verde breve (menos de 1 segundo) à temperatura ambiente, com uma vida útil de fosforescência de cerca de 20 milissegundos, não sendo detetada pTADF após aquecimento. Utilizando as propriedades de foto-ativação e fosforescência de longa duração, os investigadores exploraram aplicações de armazenamento de informação. Usando uma máscara pré-padronizada, áreas selecionadas do filme F-ICZ-p1-PMMA foram irradiadas para consumir oxigénio, escrevendo assim padrões (o diagrama do Tai Chi e a sua forma dinâmica). Após remoção da luz UV, as áreas irradiadas apresentam uma imagem fosforescente verde, enquanto as áreas não expostas permanecem escuras, realizando a escrita e leitura ótica. O padrão permanece claramente visível por até 10 minutos, mas degrada-se gradualmente e desaparece após cerca de 50 minutos devido à difusão de oxigénio (que extingue os estados excitados e limita o armazenamento a longo prazo).
Para superar esta limitação, uma camada de barreira de álcool polivinílico (PVA) foi aplicada sobre o filme. O encapsulamento com PVA bloqueia eficazmente a penetração de oxigénio e evita a extinção da fosforescência, prolongando a legibilidade do padrão para cerca de 7 horas, com potencial para transmissão remota. Isto melhora significativamente a capacidade de armazenamento de informação temporal. Após este período, o padrão desvanece-se, sugerindo uma estratégia de segurança de informação com portão temporal consistente com um mecanismo de leitura-apagamento.
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