Заперев частицы пигмента в «сети» из звездчатых молекул, ученым удалось решить старую проблему и получить необычайно яркий и твердотельный флуоресцентный материал. Новый композитный материал SMILES продемонстрировал способности к необычайно яркой флуоресценции — испусканию видимого света под действием невидимых ультрафиолетовых лучей.

Это явление известно в живой природе, оно же служит основой для множества технологий, от лазеров до медицины, однако использующиеся здесь вещества — почти всегда газы и жидкости. Дело в том, что в твердых телах флуоресценция подвержена гашению, их свечение ослабевает из-за интерференции волн, испускаемых тесно упакованными частицами.

Решить эту проблему не удается более сотни лет, хотя твердотельные флуоресцентные материалы намного удобнее в применении и теоретически — за счет той же более плотной упаковки — эффективнее в работе. Впрочем, авторы новой статьи, опубликованной в журнале Chem, нашли вариант, позволяющий избавиться от гашения флуоресценции.

Для этого Амар Флуд (Amar Flood) из Университета Индианы и его коллеги смешали флуоресцентный краситель с прозрачным раствором «цианозвезд» (cyanostars) — сложных макроциклических органических соединений, молекулы которых действительно имеют форму пятиконечных звезд. Их геометрия позволила флуоресцирующим частицам сойтись достаточно близко, однако не настолько тесно для того, чтобы их излучения интерферировали.

Такой композит ученые назвали «низкомолекулярной сетью для изоляции ионов», сокращенно — SMILES (Small-Molecule Ionic Isolation Lattice). Загрузив его в 3D-принтер, они распечатали сложные структуры в форме гироидов, которые вскоре отвердели. При этом SMILES не просто сохранил флуоресцентные свойства, но и в 30 раз превзошел по яркости существующий «стандарт» — квантовые точки селенида кадмия, которые применяются сегодня в медицине.