Una alternativa ecológica para materiales emisores de luz en pantallas

Un equipo de científicos del Center for Green Chemistry and Green Engineering de la Yale University en Estados Unidos, junto con la Nottingham Trent University, ideó una alternativa ecológica a los materiales emisores de luz comúnmente utilizados en televisores, smartphones y otras tecnologías de visualización.

La investigación, publicada en la revista Chem, se centró en abordar el desafío de los materiales sólidos "fotoluminiscentes", que a menudo dependen de recursos no renovables y metales tóxicos. Estos materiales suelen fabricarse mediante procesos de múltiples etapas que generan una gran cantidad de desechos químicos peligrosos.

Los materiales fotoluminiscentes funcionan absorbiendo luz UV y reemitiéndola como luz visible, lo que les otorga la capacidad de brillar, haciéndolos ideales para diversas aplicaciones, como tecnologías de visualización, iluminación, sensores, tintas de seguridad y juguetes que brillan en la oscuridad.

El reto para los investigadores ha sido desarrollar estos materiales a partir de fuentes sostenibles que sean respetuosas con el medio ambiente y de una manera menos derrochadora y menos peligrosa.

En el estudio, el equipo utilizó lignina, un subproducto de la industria de la pulpa y el papel, y un aminoácido simple llamado histidina. Al combinar ambos, lograron producir una variedad de materiales sólidos que fluorescen bajo luz UV.

Además de las propiedades fotoluminiscentes ajustables, la preparación de los materiales utiliza únicamente disolventes ecológicos, como agua y acetona. El efecto de fluorescencia se basa en grupos fenólicos específicos de la lignina, que se energizan al absorber la luz.

En este estado energizado, liberan protones a la histidina en la estructura sólida, un proceso conocido como "transferencia de protones en estado excitado" (ESPT). A medida que la lignina regresa a su estado normal, emite luz, que puede brillar a temperatura ambiente. En algunos casos, los materiales continuaron brillando brevemente incluso después de apagar la luz UV.

El Dr. Ho-Yin Tse, autor principal y investigador del Center for Green Chemistry and Green Engineering, explicó: "El concepto de ESPT no es nuevo, es bien conocido en moléculas fenólicas puras. Pero lo interesante es que las estructuras fenólicas naturales de la lignina, presentes en toda la macromolécula, pueden soportar inherentemente este tipo de comportamiento fotoácido, un efecto que rara vez se ha examinado en este contexto".

El Dr. Darren Lee, coautor del estudio y investigador en química sostenible en la Nottingham Trent University, agregó: "Los materiales fotoluminiscentes son vitales para una variedad de tecnologías cotidianas y inteligentes, pero la mayoría dependen de metales tóxicos y recursos no renovables. En este estudio, no solo simplificamos la síntesis de estos materiales, sino que también utilizamos corrientes de desecho abundantes para producir materiales ajustables de manera más segura".

El Dr. Chi-Shun Yeung, quien lideró el análisis computacional en la University of Hong Kong, comentó: "Los modelos computacionales revelaron cómo las interacciones moleculares entre la lignina y la histidina permiten esta única transferencia de protones impulsada por la luz. Estos conocimientos mecánicos explican cómo los biopolímeros pueden lograr una emisión de luz eficiente sin depender de metales".

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