Venerdì, 01 luglio 2022

Nanocristalli ibridi luminescenti e scintillatori che emulano i sistemi antenna naturali

I risultati della ricerca pubblicati su Nature Communications
schema di un nanocristallo scintillatore

Lo Stokes shift è una proprietà importante dei materiali luminescenti, che si definisce come la differenza di tra l’energia della radiazione elettromagnetica assorbita e l’energia dei fotoni emessi. Gli emettitori a largo Stokes shift mostrano quindi un riassorbimento trascurabile della luce prodotta, una caratteristica particolarmente importante per diverse applicazioni come l’imaging a fluorescenza, la manipolazione dello spettro solare tramite concentratori luminescenti e la costruzione di rivelatori a scintillazione per la diagnostica medica e gli esperimenti di fisica delle alte energie.

Nel tentativo di sviluppare nuovi emettitori a largo Stokes shift efficienti e veloci, abbiamo imitato quello che succede in natura nei sistemi antenna ingegnerizzando la composizione di particolari sistemi cristallini luminescenti noti come Metal Organic Frameworks (MOFs). Due diversi legami coniugati fluorescenti con proprietà elettroniche complementari sono stati co-assemblati per formare un nanocristallo MOF bicomponente. La rapida diffusione dell’energia nel materiale, similmente a quello che succede durante la fotosintesi nelle foglie, attiva istantaneamente l’emissione a bassa energia di una delle due componenti della struttura, ottenendo uno Stokes shift estremamente esteso in grado di evitare il riassorbimento dei fotoni generati anche in dispositivi macroscopici come gli scintillatori.

Questi nuovi emettitori sono stati progettati e realizzati presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università di Milano-Bicocca, come descritto nell’articolo scientifico “Highly luminescent scintillating hetero-ligand MOF nanocrystals with engineered Stokes shift for photonic applications” recentemente apparso sulla rivista Nature Communications (Impact Factor 17.694, Journal Citation Report (Clarivate Analytics, 2021)).

Il materiale è stato sviluppato da un team di ricerca guidato dai professori Angelo Monguzzi, Angiolina Comotti, Franco Meinardi, Silvia Bracco, Piero Sozzani e Anna Vedda.