Les matériaux intelligents capables de répondre rapidement à des stimuli externes possèdent un immense potentiel pour des applications dans la lutte contre la contrefaçon et le cryptage, le stockage de données, les capteurs, la bioimagerie, etc. Cependant, la plupart des systèmes sensibles aux stimuli sont conçus sur la base d'une émission de fluorescence contrôlée (couleur et intensité de l'émission).
En raison des caractéristiques résolues dans le temps de l'émission de phosphorescence, les matériaux possédant une phosphorescence à température ambiante (RTP) sensible aux stimuli peuvent également présenter un changement dans la durée de vie de l'émission et, par conséquent, une réponse sur la dimension temporelle.
Par conséquent, on pense que les matériaux RTP sensibles aux stimuli ont une plus grande valeur dans les applications pratiques. Néanmoins, il existe encore des difficultés dans le développement de matériaux RTP sensibles aux stimuli, en particulier ceux basés sur des composés organiques purs à un seul composant, car il est compliqué de contrôler de manière synchrone la réactivité aux stimuli et l'émission d'états triplet.
À cette fin, le Dr Ju Mei et le professeur Da-Hui Qu de l’École de chimie et de génie moléculaire de l’Université des sciences et technologies de Chine orientale ont réalisé une nouvelle étude. Zhichao Pan, diplômé de maîtrise du Dr Ju Mei, a principalement mené la synthèse, la caractérisation, les calculs théoriques et l'exploration des applications des analogues du raloxifène.
Mei et Qu ont travaillé ensemble à la recherche de nouveaux phosphores efficaces sensibles aux stimuli, basés sur des composés organiques à un seul composant. Ils se sont tournés vers le raloxifène, qui est à la fois un composé de phénylthiophène et un nouveau médicament non hormonal contre la résorption osseuse.
Il appartient également à la deuxième génération de modulateurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes et a également un effet hypolipidémiant. Néanmoins, ses propriétés photophysiques ont rarement été rapportées. Avec un examen détaillé de la structure et des propriétés photophysiques du raloxifène, ils ont réalisé une conception moléculaire élaborée et ont réussi à réaliser un RTP sensible aux stimuli dans les cristaux moléculaires des analogues du raloxifène résultants.
Les cristaux de ces analogues du raloxifène développés présentent des propriétés distinctes de double émission avec à la fois une fluorescence bleue et une phosphorescence orange. Fait intéressant, le substituant sur le groupe benzoyle variant de ‒CH3 à ‒CN, le rendement quantique du RTP orange augmente de RALO-CH3 jusqu'au RALO-CN.
En combinant l'analyse cristallographique et les calculs théoriques, il est démontré que l'emballage moléculaire antiparallèle serré dans le cristal est le point crucial de leur comportement RTP. Lorsque les substituants attirent les électrons, il est plus favorable que les composés résultants forment un emballage serré, permettant ainsi d'obtenir des rendements quantiques RTP plus élevés et une durée de vie de phosphorescence plus longue.
Il convient de noter qu’ils ont réussi à obtenir une autre forme cristalline de RALO-OAc, à savoir RALO-OAc*. Le cristal RALO-OAc* présente une forme et un mode de compactage assez différents du cristal RALO-OAc. Le cristal RALO-OAc* présente principalement une luminescence fluorescente, avec une durée de vie RTP et des rendements quantiques inférieurs à ceux du RALO-OAc.
Ces résultats confirment en outre l’influence importante des modes de compactage sur la phosphorescence à température ambiante. De plus, profitant de la transition polymorphe entre RALO-OAc et RALO-OAc*, une plate-forme mono-composant multi-niveaux réagissant aux stimuli avec une couleur d'émission réglable est construite, qui peut répondre à la force mécanique, à la vapeur de solvant et à la chaleur.
En utilisant la réactivité multi-stimuli des cristaux RALO-OAc, les auteurs explorent plus en détail leur potentiel d'application dans le cryptage avancé de l'information.
Un tel travail aidera à comprendre le mécanisme RTP intrinsèque des cristaux organiques de petite taille, à développer des matériaux RTP organiques intelligents à un seul composant, ainsi qu'à explorer des émetteurs RTP efficaces basés sur des médicaments connus. De plus, à la lumière de l'effet thérapeutique du raloxifène, cela pose également une certaine base pour la recherche explorant l'utilisation d'analogues du raloxifène comme agents de contraste d'imagerie rémanente in vivo et comme médicaments chimiothérapeutiques à l'avenir.
L'article est publié dans la revue Science Bulletin .
Plus d'informations : Zhichao Pan et al, Adapter le raloxifène en cristaux moléculaires à un seul composant possédant une phosphorescence à température ambiante sensible aux stimuli à plusieurs niveaux, Science Bulletin (2024). DOI :10.1016/j.scib.2024.02.029
Fourni par Science China Press
