Publikacja w Chemical Science (2024)

22 12 2024

W czasopiśmie Chemical Science (Royal Society of Chemistry) ukazała się publikacja naukowa współautorstwa doktorantów Bartosza Szymańskiego i Piotra Łaskiego oraz dra inż. Radosława Kamińskiego i dr hab. Katarzyny N. Jarzembskiej, prof. ucz. Artykuł zatytułowany „Shedding new light on quadrupolar 1,4-dihydropyrrolo[3,2-b]pyrroles: impact of electron-deficient scaffolds over emission” powstał w ramach współpracy z zespołem prof. dra hab. Daniela T. Gryko z Instytutu Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk.

Barwniki o budowie kwadrupolowej wyróżniają się wyjątkowymi właściwościami optycznymi, przez co są intensywnie badaną i rozwijaną grupą materiałów funkcjonalnych. Szczególne zainteresowanie budzi możliwość przesunięcia widma emisji w zakres dalekiej czerwieni lub bliskiej podczerwieni. Takie układy mogą być stosowane w optoelektronice, znakowaniu komórek oraz w chirurgii wspomaganej fluorescencyjnie. Projektowanie barwników o zadanych właściwościach fotofizycznych wymaga kompleksowych badań teoretycznych, strukturalnych i optycznych pozwalających zrozumieć wpływ poszczególnych fragmentów cząsteczki na właściwości barwnika w roztworze i w ciele stałym.

W wyniku współpracy z chemikami organikami z Instytutu Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk oraz teoretykami z Uniwersytetu w Linköping i Uniwersytetu w Helsinkach po raz pierwszy zbadano barwniki o budowie kwadrupolowej z grupy pirolo[3,2-b]piroli połączone z silnie akceptorowymi heterocyklami. Taka budowa związków umożliwiła rekordowe wśród centrosymetrycznych barwników kwadrupolowych przesunięcie maksimów absorpcji i emisji w zakres światła czerwonego, zachowując przy tym wysoką wydajność kwantową fluorescencji. Co więcej, otrzymane barwniki emitują ze znaczną wydajnością nawet w ciele stałym. Ze szczegółowej analizy strukturalnej wynika, że oddziaływania wewnątrzcząsteczkowe w ciele stałym mają istotny wpływ na położenie maksimum absorpcji i wydajność kwantową fluorescencji. Dodatkowo, badania teoretyczne pozwoliły wyjaśnić różnice obserwowanych właściwości optycznych, wykazując wpływ przeniesienia ładunku i wewnętrznej konwersji, jako dominujących kanałów relaksacji.

Przedstawione wyniki stanowią cenny wkład do projektowania nowych barwników kwadrupolowych o zadanych właściwościach oraz umożliwiają przewidywanie właściwości fotofizycznych w ciele stałym na podstawie znajomości struktury i właściwości optycznych w roztworze.

Badania zostały wykonane m.in. w ramach realizacji projektów Narodowego Centrum Nauki (OPUS 2020/37/B/ST4/00017, HARMONIA 2018/30/M/ST5/00460).

Dane bibliograficzne i link do artykułu:

B. Szymański, S. R. Sahoo, O. Vakuliuk, R. Valiev, R. Ramazanov, P. Łaski, K. N. Jarzembska, R. Kamiński, M. B. Teimouri, G. Baryshnikov, D. T. Gryko, Chemical Science 2024, DOI: 10.1039/d4sc07275h

https://doi.org/10.1039/d4sc07275h