Structure chimique des nanocapsules moléculaires. Crédit : Institut de technologie de Tokyo
Michito Yoshizawa, Zhiou Li, et des collaborateurs de l'Institut de technologie de Tokyo ont synthétisé des capsules moléculaires d'environ 1 nanomètre avec une cavité isolée en utilisant des ions zinc et cuivre verts et peu coûteux. Contrairement aux précédentes capsules et cages moléculaires composées d'ions de métaux précieux tels que le palladium et le platine, ces nanocapsules émettent une fluorescence bleue avec une efficacité de 80%.
Les nanocapsules moléculaires ont des applications potentielles en tant que composés et matériaux photofonctionnels, mais jusqu'à présent, les capsules moléculaires synthétisées en incorporant des ions palladium et ainsi de suite présentent une faible fluorescence.
Les chercheurs de Tokyo Tech espèrent pouvoir préparer des composites fluorescents multicolores par la simple insertion de molécules fluorescentes appropriées dans la cavité isolée des nanocapsules.
Propriétés fluorescentes de la capsule de cuivre. Crédit : Institut de technologie de Tokyo
La fluorescence a de nombreuses applications, aider les chercheurs à comprendre les problèmes des sciences fondamentales et à développer des matériaux et des dispositifs pratiques. Parmi les composés fluorescents utiles en développement, architectures moléculaires en forme de capsule, qui possèdent à la fois de fortes propriétés fluorescentes et une cavité de taille nanométrique, sont particulièrement prometteurs.
Les cages et capsules moléculaires peuvent être préparées par un processus synthétique simple appelé auto-assemblage coordonné. Cependant, la plupart d'entre eux sont composés d'ions de métaux précieux tels que le palladium et le platine, et sont non émissifs en raison de la trempe par les métaux lourds.
Maintenant, Michito Yoshizawa, Zhiou Li, et des collègues du Chemical Resources Laboratory de l'Institut de technologie de Tokyo rapportent de nouvelles nanocapsules moléculaires avec la composition M2L4 (où M représente le zinc, le cuivre, platine, palladium, nickel, cobalt, et manganèse). Leurs capsules de zinc et de cuivre, en particulier, afficher des propriétés fluorescentes uniques.
Les capsules M2L4 s'auto-assemblent à partir de deux ions métalliques et de quatre ligands courbés qui incluent des fluorophores d'anthracène (parties fluorescentes). L'analyse cristallographique aux rayons X a vérifié les structures de coque fermée où les grandes cavités intérieures des capsules, environ un nanomètre de diamètre, sont protégés par huit panneaux d'anthracène.
La capsule de zinc a émis une forte fluorescence bleue avec un rendement quantique élevé (80%), en contraste frappant avec les capsules de nickel et de manganèse faiblement émissives et le palladium non émissif, platine, et capsules de cobalt. La fluorescence de la capsule de cuivre, d'autre part, dépend du solvant; par exemple, il montre une émission bleue dans le diméthylsulfoxyde mais aucune émission dans l'acétonitrile.
Cette étude est la première à montrer de telles propriétés émissives de capsules moléculaires portant une grande cavité isolée. Les chercheurs pensent que leurs nanocapsules pourraient avoir de nouvelles applications dans des dispositifs tels que les chimiocapteurs, sondes biologiques, et des diodes électroluminescentes.
