Les chimistes de NUS ont développé une nouvelle classe de matériaux cristallins pour potentiellement récolter le rayonnement proche infrarouge (NIR).

Le processus optique non linéaire (NLO) décrit le comportement non linéaire de la lumière lorsqu'elle pénètre dans un milieu approprié. Ce processus a de nombreuses utilisations qui incluent le stockage de données en 3 dimensions (3D), Microfabrication 3D, applications d'imagerie haute résolution et de limitation optique. La fluorescence par conversion ascendante est l'un de ces processus où les photons de plus faible énergie (généralement deux, dans un processus de conversion ascendante à deux photons) se combinent pour donner un seul photon avec une énergie plus élevée.

Il existe de nombreux types de matériaux non linéaires qui peuvent présenter un tel comportement optique. Les matériaux luminescents tels que les semi-conducteurs ou les nanoparticules de lanthanide sont plus attrayants que les colorants organiques fluorescents car ils restent stables lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Cependant, le processus requis pour y attacher des molécules organiques est plus difficile. Une nouvelle classe de matériaux hybrides appelés charpentes organométalliques (MOF), qui est construit à partir de ligands espaceurs organiques et d'ions métalliques ou d'amas métalliques, est stable à la lumière et permet une fixation facile des molécules organiques. Cela les rend particulièrement adaptés au processus de conversion ascendante à deux photons.

Pr JJ VITTAL et son équipe de recherche du Département de Chimie, NUS a développé de nouveaux MOF capables de convertir le rayonnement NIR en lumière visible à l'état solide. Ils ont découvert que l'arrangement des molécules responsables de la conversion ascendante de la lumière est essentiel pour déterminer l'intensité de la lumière visible qui peut en être émise. Ceux avec des structures expansées ayant des vides plus importants entre les molécules sont capables de donner une efficacité de conversion de lumière plus élevée.

Le professeur Vittal a dit, "La conception de solides moléculaires avec les propriétés souhaitées est possible à partir d'une meilleure compréhension de leurs interactions intermoléculaires." Fort de ces découvertes, l'équipe de recherche développe de meilleurs matériaux de conversion ascendante avec une efficacité de conversion de la lumière plus élevée. Ces matériaux peuvent potentiellement récolter l'infrarouge, spectre de lumière ultraviolette et visible pour les applications de cellules solaires.