Зеленая альтернатива люминесцентным материалам для дисплеев

Ученые разработали новаторский подход к созданию экологически чистых люминесцентных материалов, которые могут заменить те, что используются в современных телевизорах, смартфонах и других дисплейных технологиях. Эта разработка направлена на решение проблем, связанных с использованием невозобновляемых ресурсов и токсичных металлов в производстве таких материалов.

Исследователи из Йельского университета совместно с Ноттингемским университетом успешно применили лигнин – побочный продукт деревообрабатывающей и бумажной промышленности – и аминокислоту гистидин для создания новых материалов. Эти материалы обладают способностью флуоресцировать под воздействием ультрафиолетового света, что делает их перспективными для различных применений.

Традиционные фотолюминесцентные материалы, поглощая УФ-излучение и переизлучая его в видимом спектре, нашли применение в дисплеях, освещении, датчиках, защитных чернилах и биомедицинской визуализации. Однако их производство часто связано с образованием опасных химических отходов и загрязнением окружающей среды.

Новый метод использует зеленые растворители, такие как вода и ацетон, для синтеза материалов. Флуоресцентный эффект достигается благодаря особым фенольным группам лигнина, которые активируются при поглощении света. В этом состоянии они передают протоны гистидину в твердой структуре – процесс, известный как возбужденное состояние переноса протона (ESPT).

«Концепция ESPT не нова, она хорошо известна в чистых фенольных молекулах», – отметил доктор Хо-Йин Це, ведущий автор исследования. «Но интересно, что природные фенольные структуры лигнина могут сами по себе поддерживать такое фотокислотное поведение, и этот эффект редко исследовался в данном контексте».

Доктор Даррен Ли, соавтор исследования, подчеркнул: «Это прекрасный пример зеленой и устойчивой химии. В данном исследовании мы не только упростили синтез этих материалов, но и использовали обильные отходы для производства настраиваемых материалов более безопасным способом».

Компьютерное моделирование помогло раскрыть механизмы взаимодействия лигнина и гистидина, лежащие в основе этого уникального светового переноса протонов. Эти выводы объясняют, как биополимеры могут обеспечивать эффективное светоизлучение без использования металлов.