Figure 1 :Images du système LCST sous irradiation UV à basse température (à gauche), haute température (centre), et au cours de la baisse de température (à droite). Crédit :Université d'Osaka
En fonction de leur solubilité, les solides peuvent se dissoudre complètement dans les liquides pour former des solutions claires, ou forment des suspensions qui contiennent encore des solides non dissous. Les solutions de polymères ont souvent une température de solution critique inférieure; ce n'est qu'en dessous de cette température que le polymère est complètement soluble à toutes les concentrations.
Cependant, il est rare que les mélanges non polymères aient une température de solution critique inférieure car les petites molécules deviennent généralement plus solubles lorsqu'elles sont chauffées.
Les chercheurs de l'Université d'Osaka ont maintenant créé un mélange de petites molécules organiques et inorganiques qui a une température de solution critique plus basse. Leur mélange luminescent passe facilement d'une solution à une suspension et inversement, simplement en changeant la température. Le système, qui a une couleur d'émission différente selon qu'il est à l'état de solution ou de suspension, sera utile pour le développement de nouveaux matériaux thermosensibles qui changent de couleur lorsqu'ils sont chauffés. L'étude a récemment été publiée dans la revue Matériaux avancés .
"Ce comportement n'est généralement observé que dans les systèmes polymères, " déclare le professeur agrégé Akinori Saeki, auteur correspondant de l'étude, "parce qu'ils subissent des changements structurels à des températures élevées qui réduisent leur solubilité. C'est le premier exemple d'un système de température de solution critique inférieure à base de molécules luminescentes/ions."
Figure 2 :Structures proposées dans la solution à basse température (à gauche) et nanoparticule de pérovskite à haute température (à droite). Les ions/molécules impliqués sont illustrés en bas. Les images dans l'encart sont celles sous la lumière ambiante (en haut) et l'irradiation de la lumière laser (375 nm). Crédit :Université d'Osaka
Les chercheurs ont basé leur système sur des nanoparticules de bromure de plomb méthyl ammonium, qui ont été utilisées pour développer des LED et des lasers de nouvelle génération. Constatant que ces nanoparticules se décomposent de manière réversible en leurs composants moléculaires en présence de certaines amines, les chercheurs ont préparé un mélange de nanoparticules avec de la méthylamine et d'autres molécules organiques.
À température ambiante, le mélange était une solution claire qui émettait de la lumière bleue lorsqu'elle était irradiée sous une lumière UV. Lorsque les chercheurs ont chauffé cette solution claire, cependant, il est devenu blanc et nuageux, puis forme une suspension jaune au-dessus d'une température critique. La suspension jaune émettait de la lumière verte lorsqu'elle était irradiée avec de la lumière UV.
"En utilisant la diffraction des rayons X, nous avons constaté que la solution claire contenait des fils 1D solubles composés de bromure de plomb, méthylamine et acide oléique, " dit le Dr Saeki. " Comme la solution était chauffée, ces fils réarrangés en un co-cristal contenant du bromure de plomb et de la méthylamine, qui était insoluble dans le solvant.
Le co-cristal intermédiaire était une étape essentielle avant la formation des nanoparticules jaunes à des températures plus élevées, et son assemblage et sa fragmentation ont été médiés par les molécules organiques acide oléique et méthylamine.
Réglage du système en faisant varier les concentrations des molécules organiques ou en ajustant le rapport des ions halogénures (chlorure, bromure et iodure) dans les nanoparticules, les chercheurs ont développé une série de systèmes multicolores avec le même comportement luminescent, et espère les utiliser dans des photomatériaux de nouvelle génération.
