فوم های ژلاتینی با خاصیت فسفرسانس فوق العاده !

فوم های ژلاتینی خاصیت فسفرسانس آلی فوق طولانی فوق العاده ای را برای کاربردهای نوری نشان می دهند.

مواد فسفرسانت، نور پر انرژی را جذب و سپس به صورت نور با طول موج بلندتر به تدریج آزاد می کنند،  این درخشش پس از آن می‌تواند برای چند دقیقه یا حتی ساعت‌ها بسیار بیشتر از مواد فلورسنت ادامه داشته باشد.

ترکیبات معدنی به صورت گسترده  به عنوان مواد فسفرسانت استفاده می شوند، اما برخی از مواد آلی نیز می توانند درخشش پایداری را نشان دهند که به عنوان فسفرسانس آلی فوق طولانی شناخته می شوند.

تولید مواد آلی نسبت به فسفرسانت های معدنی آسان‌تر است، محققان می‌توانند رنگ و مدت درخشش آن‌ها را با تغییر ساختار مولکولی آنها تنظیم کنند و از آنها برای کاربردهایی مانند ضد تقلب ها و حسگرهای نوری می توان استفاده کرد.

اما مواد فسفرسانت آلی فوق‌العاده شکننده و حاوی اجزای سمی هستند که کاربرد های آنها را محدود می کند.

شیمیدانان RIKEN کشف کرده اند که فوم های قوی، سبک و زیست سازگار زمانی که نور فرابنفش به آنها می تابد باعث درخشیدن آنها هنگام شب می شود، این مواد فسفرسانسی می توانند کاربردهای متنوعی مانند تصویربرداری از نمونه های بیولوژیکی زیر میکروسکوپ داشته باشند.

اکنون Yasuhiro Ishida در مرکز علوم مواد اضطراری RIKEN و همکارانش کشف کرده‌اند که ژلاتین، مخلوطی از پپتیدها و پروتئین‌هایی است که به‌عنوان عامل ژل‌ کننده در غذا و داروها استفاده می‌شوند، می‌توانند به مواد فسفرسانت آلی فوق‌ طولانی تبدیل شود.

محققان ژلاتین را با آب مخلوط کرده تا هیدروژل تشکیل شود و سپس آنها را با انجماد خشک کرده تا فوم های متخلخل ایجاد کنند.

پس از آزمایش غلظت‌های مختلف ژلاتین و شرایط انجماد، محققان دریافتند که سرد کردن مخلوط تا دمای 10- درجه سانتی‌گراد قوی ‌ترین فوم را تولید می‌کند که قادر به تحمل فشارهای بالا است.

Ishida می گوید: با وجود اینکه 80 درصد این فوم ها هوا است، یک تکه فوم به اندازه یک حبه قند می تواند وزنه 40 کیلوگرمی را تحمل کند. میکروسکوپ الکترونی نمایش داد که فوم‌ها دارای ساختارهای بسیار منظمی با منافذی با شکل و اندازه‌های مشابه هستند.

پس از تابش نور ماوراء بنفش بر روی این فوم‌ها، آنها برای چند ثانیه به رنگ زرد مایل به سبز درخشیدند.

 Ishida می گوید که وقتی شاگردم Suzhi Cai به‌ طور ناگهانی متوجه شد که فوم‌های ژلاتینی خاصیت  فسفرسانسی آلی فوق طولانی قوی ای از خود نشان می‌دهند، بسیار شگفت‌زده شدم. چنین فسفرسانس های آلی فوق طولانی قوی را نمی‌توان بر اساس ساختار مولکولی ژلاتین تصور کرد.

محققان دریافتند که دسته‌هایی از گروه‌های شیمیایی به نام کربونیل‌ها مسئول فسفرسانس آلی فوق‌ بلند این فوم‌ها هستند. طول عم  فسفرسانسی آنها پس از قرار گرفتن در معرض هوا کاهش یافت، زیرا رطوبت عملکرد این گروه های کربونیل را مختل می کند

این تیم فوم های مشابهی را از مواد مختلف از جمله پلی آکریلات سدیم و پلی (اکریل آمید) ساختند، اگرچه آنها به اندازه فوم‌های ژلاتینی قوی نیستند، اما همه این فوم‌ها فعالیت فسفرسانس آلی ، آبی درخشان یا سبز تیره را نشان دادند.

 اختلاط ژلاتین با پلیمرهایی به نام PVA و PVP نیز باعث فسفری شدن آنها می شود.

فوم های ژلاتینی غیر سمی هستند و Ishida امیدوار است که آنها را به عنوان مواد سازگار با محیط زیست برای حسگرهای نوری توسعه دهد.