Świetlana przyszłość materiałów hybrydowych
Klastomezogeny, prezentowane po raz pierwszy w roku 2010, to połączenie ciekłych kryształów (których podstawową jednostką jest mezogen) z klastrami oktaedrycznymi z sześciu atomów metalu (klastrami M6). W ramach projektu "Luminescent liquid crystalline materials based on metal clusters" (MESOCLUST) naukowcy finansowani przez UE rozwinęli najnowsze aktualne technologie, stosując innowacyjne przetwarzanie, aby przezwyciężyć trudności związane z syntezą klastrów metalowych. Ciekłe kryształy, samoorganizujące się materiały molekularne, wykazują zachowania, które można sklasyfikować pomiędzy cieczą a ciałem stałym. Cząsteczki są częściowo uporządkowane w ramach kryształu, ale bardziej ruchome, jak w cieczy. Klastry metalowe to grupy kilku atomów metalu połączone wiązaniami metalicznymi, które nadają im nietypowe właściwości elektryczne, optyczne i magnetyczne. Klastomezogeny łączą w sobie właściwości samoorganizacyjne ciekłych kryształów ze znaczną luminescencją klastrów w regionie od czerwieni do bliskiej podczerwieni. Klastry M6 wzbudzają fotoluminescencję o wydajnościach kwantowych (dotyczy to absorpcji i emisji) sięgających 100%. Związki wykazują zachowania ciekłych kryształów w dużym zakresie temperatur, co sprawia, że nadają się do wielu zastosowań, w tym w analitycznych urządzeniach informatycznych oraz urządzeniach wyświetlających. Badacze wykorzystali wiązania kowalencyjne i samoorganizację jonową, by ułatwić połączenie nanoklastrów M6 z uporządkowaniem ciekłych kryształów. Pierwotne klastry były złożone z molibdenu. Tutaj naukowcy zastosowali molibden, wolfram i ren. Kluczem do sukcesu było wykorzystanie organicznych ligandów do kontrolowania liczby i rozmieszczenia grup ciekłych kryształów w celu sfunkcjonalizowania klastrów M6. Wiązanie nie wpłynęło na właściwości emisyjne, natomiast przekazane funkcje zostały zachowane w całym zakresie temperatur. Kilka spośród nowych materiałów posłużyło za próbki do badania właściwości elektrooptycznych i fotofizycznych. Wyniki stały się solidną podstawą współzależności pomiędzy strukturą chemiczną nowych materiałów hybrydowych oraz ich zachowaniami charakterystycznymi dla ciekłych kryształów. Klastomezogeny to fascynująca nowa klasa materiałów stanowiących połączenie mobilności i samoorganizacji ciekłych kryształów z intensywną luminescencją klastrów metalowych. Wprawdzie kontrolowanie formowania wiązań i struktury przy pracy z klastrami złożonymi z sześciu atomów w nanoskali było technicznie trudne, jednak naukowcom biorącym udział w projekcie MESOCLUST udało się to i z wdziękiem otwarli drogę do eksplorowania nowych połączeń materiałów i badań nad ich zastosowaniami.
