Instytut Chemii Fizycznej

   Polskiej Akademii Nauk

 

adres:       ul. Kasprzaka 44/52 

                01-224 Warszawa

 

tel.:          +48 22 3432000

fax/tel.:     +48 22 3433333, 6325276

 

email:        ichf@ichf.edu.pl

WWW:      http://www.ichf.edu.pl/

 

 

 

 

Warszawa, 6 października 2010

 

 

Sztuczna biel staje się przyjazna dla wzroku

 

 

            Nowa klasa substancji organicznych, odkryta przez naukowców z Instytutu Chemii

            Fizycznej PAN i Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, emituje światło

            białe o widmie ciągłym. Osiągnięcie dostarcza eksperymentalnego dowodu,

            że do budowy źródeł światła i wyświetlaczy przyjaznych dla naszych oczu będzie

            można użyć zaledwie jednoskładnikowego luminoforu.

 

 

Zmęczenie oczu i wrażenie sztuczności bieli są znane wszystkim osobom przebywającym w pomieszczeniach oświetlonych za pomocą popularnych źródeł nietermicznych, takich jak świetlówki czy diody elektroluminescencyjne. Od lat naukowcy w laboratoriach świata próbują wyeliminować te nieprzyjemne efekty uboczne i poszukują metod odtworzenia najbardziej dla nas naturalnego światła słonecznego. W Instytucie Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) pokazano, że cel ten jest możliwy do zrealizowania. "Odkryliśmy klasę cząsteczek organicznych emitujących białe światło o widmie ciągłym, pokrywającym niemal cały zakres widzialny" - mówi kierujący badaniami dr hab. inż. Jerzy Karpiuk z IChF PAN. Istotny jest przy tym fakt, że emisję światła białego otrzymano z jednego związku chemicznego o bardzo prostej budowie.

 

Biel jest kolorem specyficznym, powstającym wskutek mieszania fal świetlnych o wszystkich długościach z zakresu widzialnego, tj. od ok. 420 do ok. 730 nanometrów (jeden nanometr to miliardowa część metra). Tymczasem biel świetlówek i podobnych sztucznych źródeł to wynik złożenia zaledwie trzech kolorów: czerwonego, zielonego i niebieskiego, pochodzących w znacznej części z nieciągłych emisji różnych luminoforów nieorganicznych (halofosforanowych lub trójfosforowych). W tak otrzymanym świetle brakuje wielu barw składowych i właśnie ten efekt jest odpowiedzialny za nieprzyjemne doznania wzrokowe. Konieczność stosowania kilku substancji obniża sprawność energetyczną zbudowanych z nich źródeł światła i komplikuje technologię produkcji. 

 

Zespół naukowców w składzie Jerzy Karpiuk (IChF PAN), Ewelina Karolak (IChF PAN) i Jacek Nowacki (Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego) zaobserwował białą emisję światła, pokrywającą w sposób ciągły praktycznie cały zakres widzialny. Jej źródłem jest lakton fioletu krystalicznego (Crystal Violet Lactone, CVL), substancja produkowana w masowych ilościach i powszechnie stosowana w papierach samokopiujących jako tzw. prekursor barwnika. Cząsteczka CVL ma wbudowane w strukturę dwa fluorofory odpowiedzialne za emisję światła: jeden - niebieskiego, drugi - pomarańczowego. Udział emisji każdego z nich w podwójnej fluorescencji CVL silnie zależy od otoczenia cząsteczki, które modyfikuje energie ich stanów wzbudzonych. "Dobierając odpowiednio otoczenie można kontrolować parametry widma emisji, a co za tym idzie, sterować barwą lub odcieniem uzyskiwanej bieli" - mówi doktorantka Ewelina Karolak z IChF PAN.

 

"Szersze znaczenie naszych prac polega na odkryciu, że biała fluorescencja jest ogólną właściwością cząsteczek o strukturze typu CVL. Zależność energetyki stanów wzbudzonych od struktury cząsteczek pozwala nam przewidywać szerokość, kształt i inne parametry widma podwójnej fluorescencji. Dzięki temu możemy projektować białe fluorofory pod kątem konkretnych potrzeb" - dodaje dr hab. inż. Karpiuk. Okazuje się, że nawet bardzo małe cząsteczki organiczne mogą emitować ciągłe światło białe. Fakt ten otwiera drogę do budowy nowatorskich, przyjaznych dla oczu źródeł światła.

 

Emisja światła białego przez tak proste układy molekularne jak lakton fioletu krystalicznego jest pożądanym i poszukiwanym zjawiskiem, głównie ze względu na ewentualne wykorzystanie go w organicznych diodach luminescencyjnych OLED. Droga do zastosowań jest jednak daleka, ponieważ sam lakton fioletu krystalicznego emituje światło o niewielkim natężeniu i źródła światła zbudowane z jego użyciem miałyby za małą sprawność, by trafić do masowej produkcji. "Najważniejszy jest jednak fakt, że udało się nam w praktyce pokazać słuszność pewnej koncepcji. Teraz mamy pewność, że zbudowanie źródeł światła odtwarzających naturalną biel jest tylko kwestią czasu" - podsumowuje odkrycie dr hab. inż. Karpiuk.

 

Artykuł informujący o odkryciu białej fluorescencji został opublikowany na łamach czasopisma "Physical Chemistry Chemical Physics".

 

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (http://www.ichf.edu.pl/) został powołany w 1955 roku jako jeden z pierwszych instytutów chemicznych PAN. Profil naukowy Instytutu jest silnie powiązany z najnowszymi światowymi kierunkami rozwoju chemii fizycznej i fizyki chemicznej. Badania naukowe są prowadzone w 9 zakładach naukowych. Działający w ramach Instytutu Zakład Doświadczalny CHEMIPAN wdraża, produkuje i komercjalizuje specjalistyczne związki chemiczne do zastosowań m.in. w rolnictwie

i farmacji. Instytut publikuje około 300 oryginalnych prac badawczych rocznie.

 

 

 

KONTAKTY DO NAUKOWCÓW:

 

                dr hab. inż. Jerzy Karpiuk

                Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

                tel. +48 22 3433245

                email: karpiuk@ichf.edu.pl

 

 

 

POWIĄZANE STRONY WWW:

 

                http://www.ichf.edu.pl/

                Strona Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk.

 

                http://www.ichf.edu.pl/press/

                Serwis prasowy Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

 

 

 

MATERIAŁY GRAFICZNE:

 

IChF101006b_fot01s.jpg                                    HR: http://ichf.edu.pl/press/2010/10/IChF101006b_fot01.jpg

Biała fluorescencja, zaobserwowana przez naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w cząsteczkach laktonu fioletu krystalicznego, pokrywa w sposób ciągły praktycznie cały zakres światła widzialnego. Odkrycie pokazuje, że w przyszłości będzie możliwe stworzenie nietermicznych źródeł światła dających wrażenie naturalnej bieli dzięki jednemu fluoroforowi. (Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)