Un equipo de investigación del NIMS ha desarrollado con éxito un material fluorescente microesférico ecológico elaborado principalmente a partir de ácido cítrico. Estas microperlas emiten diferentes colores de luz según la luz iluminadora y el tamaño de las perlas, lo que sugiere una amplia gama de aplicaciones. Además, el uso de materiales de origen vegetal permite una síntesis de bajo costo y energéticamente eficiente.
Los dispositivos luminiscentes convencionales suelen utilizar películas delgadas de semiconductores compuestos que contienen materiales inorgánicos sinterizados con metales o elementos de tierras raras. Sin embargo, en una economía circular, existe una demanda de materiales fluorescentes/luminiscentes que no utilicen elementos de tierras raras, que tienen cadenas de suministro insostenibles, o elementos metálicos que tienen impactos ambientales significativos. Las microperlas que desarrollamos tienen como objetivo proporcionar materiales fluorescentes de bajo impacto ambiental utilizando materiales abundantes y fácilmente obtenidos de origen vegetal como componentes principales.
El equipo de investigación, dirigido por el grupo de nanofotónica del Centro de Investigación de Nanoarquitectónica de Materiales (MANA), desarrolló materiales luminiscentes tipo microperlas sintetizados calentando ácido cítrico y poliaminoácidos, que se utilizan en refrescos y aditivos alimentarios. Estas esferas utilizan la fluorescencia del hollín o nanoestructuras similares al grafito dentro de poliaminoácidos agregados desviados por el calor para emitir luz roja, azul y amarilla, así como luz infrarroja cercana invisible a simple vista. Al explotar el efecto de captura de luz de las microperlas, han demostrado que la misma perla puede emitir diferentes colores de luz (diferentes longitudes de onda de luz).
Además de emitir diferentes colores de luz, la longitud de onda de fluorescencia y la distribución de intensidad de la luz (espectro de fluorescencia) de estas microperlas varían significativamente según su forma y tamaño. Estos espectros de fluorescencia únicos para cada perla se pueden utilizar como etiquetas de autenticación o códigos de barras. Esta capacidad permite la identificación de perlas individuales utilizando luz, lo que da como resultado pinturas que cambian de color, tintas antifalsificación y sondas fluorescentes que pueden identificar y rastrear perlas individuales en sistemas biológicos.
La investigación fue realizada por un equipo formado por Tadaki Nagao, líder del grupo de nanoingeniería fotónica en MANA, el investigador postdoctoral del NIMS Bronkumar Burman (ex becario postdoctoral de JSPS), el investigador de JSPS Hiroyuki Yamada y el investigador Keisuke Watanabe. , líder del grupo de RMN de estado sólido en el Centro de Investigación Fundamental de Materiales, el investigador principal Kenjiro Hashi, el ingeniero principal Shinobu Ohki y el ingeniero Kenzo Daguchi de la Unidad de Caracterización de Campo Magnético Alto de la División de Servicios de Instalaciones y Redes de Investigación del NIMS. . Esta investigación fue financiada por una subvención de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS).
Los hallazgos del estudio se publican en la edición en línea del 13 de junio de 2024 de la revista. Ciencia avanzada.
