Chemici vytvořili extrémně zářivé fluorescenční předměty

TLDR: Nové práci se podařilo vytvořit zatím nejzářivější pevný objekt schopný fluorescence. Aplikace jsou široké, protože doposud jsme podobné materiály neznali – ale zatím využití ještě nikoho nenapadá. Studie tu.

Září novotou!

Jen málokdy nové vědecké objevy tak mocně rezonují s pojmem „zářivá budoucnost“ jako právě dnes! Tým Amara Flooda z Indiana University se totiž nedávno pochlubil pevnými fluorescenčními předměty označené jako „SMILES„, které vytvořil komplexní kombinací chemie a 3D tisku. A byť je jejich využití zatím nejasné, rozhodně jde co do vynálezů… o zářný příklad!

Fluorescence si obvykle asociujeme s plyny nebo tekutinami, u nichž reakci přivodí koncept nějakých látek. Na základní úrovni jde však o obecnější jev – látka při něm vyzařuje barevné světlo po absorpci např. UV záření. Záření excituje elektrony do vyšší energetické hladiny a po návratu zpátky vyzáří část světla, které již naše oči vnímají. Nejznámější fluorescenční látka je green fluorescent protein GFP izolovaný z mořské potvůrky.

Jeho využití je nedocenitelné při studiu molekulárních mechanismů, anebo při žertovné výrobě zeleně zářících myšek a prasátek. Ovšem nově vytvořený materiál SMILES lze převést do pevného stavu a to je právě obrovskou výhodou! Není totiž mnoho materiálu, u kterých se povede zachovat pevný stav, a které si zároveň zachovají také fluorescenci.

Jenom zatím není úplně stoprocentně jasné, k čemu to celé bude…

Materiál SMILES pod přirozeným světlem vs. UV světlem. Zdroj: Flood et al.

Složitější, než se zdá

Postup výroby pevných fluorescenčních předmětů v zásadě takový, že vědátoři v pevné krystalické mřížce zakoncentrují větší množství fluorescenčního barviva než v kapalném stavu. To vypadá možná triviálně, ale pro chemii jde o poněkud složitější ořech.

Vlivem jevu kalení totiž při při zpevňování předmětu typicky dochází na interferenci, vlivem níž se barviva přestávají chovat jako příměsi, kvůli čemuž přicházejí i o své fluorescenční schopnosti anebo se u nich minimálně zcela změní vlnová délka emitovaného světla. Což je na pendrek.

Floodův tým spolu s kolegy z Kodaně ale tento oříšek rozlouskl skrze kombinaci barviva s bezbarvým roztokem, čímž došlo na zamezení nežádoucí interakce. Výsledné pevné předměty přitom nesvítí nijak slabě, ba naopak!

Co dělá z SMILES výjimečný zářící objekt je skutečnosti, že všechny další podobné pokusy doposud ztroskotaly právě na interferenci! SMILES objekty jsou přitom až třicetinásobně zářivější než kvantové tečky ze selenidu kadmia. Což je skvělý výsledek!

Jenom zatím není jasné, k čemu je.

Zdroj: Flood et al.

Využití teprve vymýšlíme

Floodova práce sice není první vytvoření fluorescence u pevných objektů, ale jiné podobné snahy byly doposud spíše dílem náhody nebo pokusů-omylů. Metoda SMILES vedle toho slibuje cílené vytvářené fluorescence na míru! A, jak jsem už zmínila, fluorescence je neocenitelná v třeba v medicíně – aplikované i výzkumné.

…což ovšem neznamená, že využití SMILES si již dovedeme představit. Pomineme-li aplikace typu „posvícení si na noční nočníkování“, je fluorescence u pevných předmětů prozatím tak nepodchycená, že nad využitím se vlastně příliš nepřemýšlelo…

Čistě pro referenci se však možná v tomto okamžiku hodí si připomenout doby, kdy byla i fluorescence jako taková novým objevem. Jev odhalil již Frederick Herschel v roce 1845, přičemž trvalo až do počátku 20. století, než přišly první experimentální aplikace v lékařském výzkumu. Přesto trvalo až do 90. let, tedy skoro celé století, než se experimentální pokusy přerodily do častější klinické praxe.

Dnes lze relativně snadno a jednoduše s pomocí fluorescenční spektroskopie ovšem bez zásahu těla zjistit životnost či pH uvnitř buněk, stejně jako sledovat putování nervových signálů. Fluorescence nám otevřela zcela nové možnosti, jak sledovat jevy organismů. Což je něco, co si Herschel v roce 1845 mohl jenom představovat. A stejně tak si nyní můžeme jenom představovat i aplikace Floodových SMILES…

Pokud ale nic jiného, pevná fluorescence by mohla přinejmenším zajistit zářivější hvězdné nebe v dětských pokojíčcích? A je snad něco lepšího, co lze od zářivé budoucnosti chtít? #řečnická_otázka

[Olga Ryparová, LL]

Materiálová fyzika/chemie nám může doručit leccos nového. Jak demonstruje supravodivost, jiná věc už je, co s tím uděláme…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama