Μια διεθνής ερευνητική ομάδα κατάφερε να αναπτύξει έναν απόλυτα βιώσιμο τρόπο παραγωγής φωταυγών υλικών, που θα μπορούσε στο μέλλον να αλλάξει ριζικά τις οθόνες τηλεοράσεων, κινητών και άλλων συσκευών.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Chem, είναι αποτέλεσμα συνεργασίας του Yale University (ΗΠΑ) και του Nottingham Trent University (Ηνωμένο Βασίλειο) και εστιάζει σε κάτι που συνδυάζει επιστήμη και οικολογία: φως από φυτικά απόβλητα.
Από τα απορρίμματα ξύλου… στο φως της οθόνης
Οι επιστήμονες πήραν λιγνίνη, ένα φυσικό υποπροϊόν της βιομηχανίας χαρτιού, και τη συνδύασαν με το αμινοξύ ιστιδίνη.
Από αυτή την απλή μίξη κατάφεραν να δημιουργήσουν στερεά υλικά που φωσφορίζουν όταν εκτεθούν σε υπεριώδες φως, χρησιμοποιώντας μόνο «πράσινους» διαλύτες όπως νερό και ακετόνη.
Η λιγνίνη, που υπάρχει φυσικά στα φυτά και στα δέντρα, περιέχει φαινολικές ομάδες, που τμήματα του μορίου τους ενεργοποιούνται με το φως. Όταν «διεγείρονται», μεταφέρουν πρωτόνια στην ιστιδίνη, σε μια διαδικασία που ονομάζεται Excited State Proton Transfer (ESPT).
Καθώς το μόριο επανέρχεται στη φυσιολογική του κατάσταση, εκπέμπει ορατό φως, δημιουργώντας το εφέ φθορισμού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η λάμψη συνεχίστηκε για λίγο ακόμη και μετά την απενεργοποίηση του UV φωτός!
Πιο καθαρή, πιο απλή και πιο ασφαλής διαδικασία
Τα περισσότερα σύγχρονα φωταυγή υλικά περιέχουν σπάνια ή τοξικά μέταλλα, ενώ παράγονται μέσα από περίπλοκες και ρυπογόνες διαδικασίες.
Η νέα μέθοδος όχι μόνο αποφεύγει τις επικίνδυνες ουσίες, αλλά και αξιοποιεί απόβλητα που ήδη υπάρχουν σε αφθονία, μειώνοντας το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
«Πρόκειται για ένα εξαιρετικό παράδειγμα πράσινης χημείας», εξηγεί ο Dr. Darren Lee από το Nottingham Trent University.
«Απλοποιήσαμε τη σύνθεση των υλικών και χρησιμοποιήσαμε άχρηστα υποπροϊόντα για να φτιάξουμε νέες, ρυθμιζόμενες φωταυγείς ενώσεις με πιο ασφαλή τρόπο.»
Η φύση δείχνει τον δρόμο
Μέχρι τώρα, το φαινόμενο ESPT είχε παρατηρηθεί μόνο σε καθαρά, συνθετικά μόρια.
Ο ερευνητής Dr. Ho-Yin Tse από το Yale σημειώνει:
«Αυτό που μας εντυπωσίασε είναι ότι η ίδια η λιγνίνη, ένα φυσικό βιοπολυμερές, έχει εγγενώς τις δομές που υποστηρίζουν αυτή τη φωτοχημική συμπεριφορά.»
Επιπλέον, υπολογιστικά μοντέλα από το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ έδειξαν με ποιον τρόπο τα μόρια της λιγνίνης και της ιστιδίνης «συνεργάζονται» για να μεταφέρουν ενέργεια και να παράγουν φως, χωρίς καμία χρήση μετάλλων.