Большинство флуоресцентных молекул светятся в растворе, но гаснут в твердом состоянии, когда молекулы агрегируются. Однако есть исключение — AIE-люминогены, которые, наоборот, начинают ярко светиться именно при агрегации. Это свойство делает их перспективными для OLED-дисплеев, биовизуализации и фотодинамической терапии, но до сих пор такие материалы находили в основном методом проб и ошибок. Об этом сообщает издание Phys.org.
Исследователи из Института науки Токио под руководством доцента Геничи Кониши предложили новый подход. Они использовали квантово-химические расчеты для анализа 30 производных стильбена и выявили несколько дескрипторов, которые позволяют предсказать, будет ли молекула проявлять AIE-свойства. Ключевым фактором оказалось расположение донорных и акцепторных групп, которое меняет энергетическую поверхность возбужденного состояния и доступность конических пересечений — областей, где молекула может быстро вернуться в основное состояние без излучения.
На основе расчетов команда синтезировала четыре соединения, и их фотофизические свойства полностью совпали с прогнозами. Ученые подтвердили механизм с помощью сверхбыстрой спектроскопии и топологического анализа. Работа опубликована в журнале Advanced Science.
По словам Кониши, это сдвиг от эмпирического подбора к рациональному дизайну светящихся материалов. Метод может ускорить создание эффективных OLED-материалов, флуоресцентных зондов для биоимиджинга и сенсоров.