حصل الباحثون على مواد ضوئية هجينة ذات أصباغ أكثر استقراراً وصلابة والتي يمكن أن تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات.
تجمع المواد الهجينة بين مكونات من أصول مختلفة من المكوّنات العضوية وغير العضوية بهدف الحصول على مواد مختلفة عن المواد التقليدية وتعرض خصائص جديدة أو محسنة ناتجة عن التأثير التآزري بين مكوناتها. طوّرت "ريبيكا سولا" وهي باحثة في قسم الكيمياء الفيزيائية في كلية العلوم والتكنولوجيا في جامعة إقليم الباسك وهي جامعة عامة في لايايوا في إسبانيا UPV/EHU's ووصفت بشكل شامل المواد الهجينة المتفاعلة مع الضوء والتي تستجيب بشكل مختلف عندما تتعرض لضوء الإثارة وهو أمر من الممكن أن يكون له تطبيقات متعدّدة في عدّة مجالات مثل البصريات والطب الحيوي.
تم الحصول على المواد الهجينة من بين أمور أخرى في البحوث التي أجريت في هذا القسم من خلال دمج الأصباغ الفلورية والتي يتم استخدامها بشكل روتيني في محاليل الهياكل غير العضوية والموجهة. تعطي هذه المواد الحماية للصبغة مما يجعلها أكثر استقراراً ضد الانحلال ويزيد من عمر خدمة الأجهزة التي تندمج معها. توفّر هذه المواد أيضاً الصلبة للنظام وهو أمر مثير للاهتمام لأنّ ذلك يزيد من الخصائص الفيزيائيّة لفوتونات المضيفات العضوية (الأصباغ).
يوضح الباحث بأنّه: "تم الحصول على المواد الفلورية العالية التي تترتّب الصبغات فيها، مما يوفر استجابة متباينة إلى حد كبير لضوء الاستقطاب الخطي"، وهي المواد التي تستجيب بشكل مختلف اعتماداً على اتجاه الاستقطاب للضوء الحادث. يضيف سولا: إنّ هذا الضوء "مستقيم إلى حدّ ما" لتوليف هذه المواد. ويكمل: "يتم الحصول على الهياكل البلورية التي توجد الصبغة داخلها دون الحاجة إلى تطبيق عملية نشر لإدخال الصبغة في البلور".
تطبيقات بصرية متعددة
حصلت الباحثة على مواد ذات مجموعة واسعة جداً من الخصائص البصرية. تقول الباحثة: "من المهم جداً أن يكون هناك تأثير هوائي صناعي (أنتينا) مع ترتيب مختلف أنواع الصبغة ونقل أحادي الاتجاه للطاقة". يتم ترجمة هذا إلى جزيئات ذات ضوء متعدد الألوان وقادرة على التقاط الطاقة من الضوء عند نهاية واحدة ونقله إلى الطرف الآخر، الأمر الذي قد يشكّل فائدة كبيرة فيما يتعلق بدمجها في الخلايا الشمسية.
هناك نوع آخر من المواد التي تم الحصول عليها هو عبارة عن مادة صلبة تبعث ضوء متأخر بدلاً من إيقاف ضوء النظام بمجرد إزالة مصدر التأثير كما هي الحال عادة. يستمر الضوء لأعشار من الثانية ويكون مرئياً تماماً بالعين المجردة. توضّح الباحثة: "يمكن أن يكون هذا النوع من التكنولوجيا ذو فائدة في تقنيات ليد LED ". تم الحصول على مواد قادرة على تحويل ضوء الليزر الواقع إلى ضوء بضعف كمية الطاقة.
لا تسمح هذه المواد بدمج صبغة واحدة في الهيكل غير العضوي فقط، ولكنّها تقوم بتغليف أصباغ مختلفة في وقت واحد. تضيف الباحثة سولا: "لقد حصلنا على جزيئات الفلورسنت التي تقوم بتغيير اللون اعتماداً على استقطاب الضوء، وتغيّر هذه الجزيئات أيضاً انبعاث الفلورسنت الأزرق إلى أخضر بواسطة اثنتين من الصبغات ذات الاستجابة المكملة". تعتبر هذه العمليّة أيضاً عملية يمكن عكسها وتكرارها. تنهي سولا حديثها قائلة: "تم الحصول على نظام انبعاث الضوء الأبيض أيضاً من خلال دمج صبغة ثالثة ذات انبعاث أحمر بنسبة صحيحة، وهو أمر مهمّ آخر في نُظم الإضاءة".
تم الحصول على بواعث الضوء الأبيض عن طريق إضافة جزيئات عضوية صغيرة إلى هياكل معينة من أيونات المعادن والمركبات العضوية المعروفة باسم "الهياكل العضوية المعدنية" MOFs. تم الحصول كذلك على وميض فسفوري ذو حرارة محيطة بالإضافة إلى الهياكل. تقول سولا: "إنّ الفسفور عبارة عن عملية انبعاث تتطلب بشكل روتيني درجات حرارة منخفضة جداً لمنع الضوء الفسفوري من تعطيله".
قفزة إلى الطبّ الحيوي
بيّن الباحثون أن المواد الهجينة قد يكون لها تطبيقات في مجالات أخرى مثل الطب الحيوي. يتمّ استخدام مواد حساسّة للضوء ومناسبة للعلاج الضوئي لتحقيق ذلك. تجمع هذه المواد بين الشظايا العضوية وغير العضوية لإنتاج نوع من الأكسجين القادر على التسبب في وفاة خلايا معينة بعد إثارتها بواسطة الضوء. يُستخدم العلاج الضوئي كإجراء في الأمراض الجلدية لعلاج مجموعة من الأمراض الجلدية وحتى لعلاج أنواع مختلفة من السرطان. تمّ الحصول على مواد تولد هذا النوع من الأكسجين السام للخلايا وتشع الفلورسنت. تضيف الباحثة: "يجعلها هذا الأمر مفيدة جداً للتصوير الحيوي كذلك". وتابعت قائلة: "يجري اكتشاف العمل الضوئي لهذه المركبات عن طريق التجارب في مزارع الخلايا في المختبر، وعلى الرغم من أن النتائج واعدة، إلا أننا ما زلنا في المراحل الأولى من الدراسة".
المصدر