تا حالا شده فکر کنی یه مولکول بتونه هم دنیای سرگرمی و نمایشگرها رو متحول کنه، هم حسابی به کمک علم پزشکی بیاد؟! خب یه تیم ژاپنی از دانشگاه Kyushu دقیقاً همچین کاری کردن و یه مولکول ارگانیک ساختن که می‌تونه همزمان دوتا کار خفن رو انجام بده؛ یکی توی صفحه‌نمایش‌های OLED و یکی تو تصویربرداری عمیق بدن.
اول بذار یه توضیح دم‌دستی بدم: صفحه‌نمایش‌های OLED همون صفحه‌هایی هستن که روی گوشی‌ها و تلویزیون‌های جدید می‌بینی و به خاطر روشنایی و رنگای زنده‌شون معروفن. برای اینکه این نمایشگرها پرنور و کم‌مصرف‌تر باشن، دنبال موادی هستن که بتونن خیلی بهینه نور تولید کنن. تا الان، موادی که تو OLEDها استفاده می‌کردن فرق داشتن با موادی که برای تصویربرداری پزشکی (مثل عکس‌برداری از بافت‌های عمیق بدن) استفاده می‌کردن. ولی الان برای اولین بار تونستن هر دو قابلیت رو توی یه مولکول بذارن!
داستان از این قراره که محقق‌ها تونستن یه ماده ارگانیک بسازن به اسم CzTRZCN که ویژگی‌های جالبی داره. بیاید دوتا خاصیتش رو توضیح بدم:
-
اولیش TADF هست (Thermally Activated Delayed Fluorescence). این یعنی یه جور فرآیند که باعث می‌شه انرژیای اضافه‌ای که معمولاً به هدر می‌ره، دوباره به نور تبدیل بشه و در نتیجه صفحه‌نمایش‌ها روشن‌تر و کم‌مصرف‌تر بشن. (خلاصه TADF کمک می‌کنه نمایشگرها بیشتر از برق مصرفی‌شون نور بدن!)
-
دومیش 2PA هست (Two-Photon Absorption یا جذب دو فوتونی). اینو بیشتر تو پزشکی استفاده می‌کنن، مخصوصاً تو تصویربرداری‌هایی که می‌خوان به بافت‌های عمقی بدن بدون آسیب زدن به سلول‌ها نفوذ کنن. جذب دو فوتونی یعنی مولکول می‌تونه همزمان دوتا فوتون کم‌انرژی رو جذب کنه و همین باعث می‌شه تو نقطه‌ای که لیزر فوکوس شده، فقط همونجا نور تولید بشه و جاهای دیگه آسیب نبینه.
حالا مشکل این بود که برای TADF باید ساختار مولکول پیچ‌وتاب‌دار (twisted) باشه و برای جذب دو فوتونی باید مولکول صاف و تخت (planar) باشه! تا قبل از این، ترکیب این دوتا عملاً ممکن نبود. اما محقق‌ها اومدن دو تا قسمت به مولکول اضافه کردن؛ یه بخش پرالکترون به اسم کاربازول (Carbazole) و یه بخش کم‌الکترون به نام تریازین (Triazine)، بعدش هم گروه‌های سیانو (Cyano) واسه تنظیم اینکه الکترونا چطور تو مولکول پخش بشن. این باعث شد مولکول بتونه با یه جور “سوییچ” رفتار کنه: موقع جذب نور ساختارش مناسب 2PA باشه و موقع انتشار نور، همونطور که باید، ساختارش واسه TADF تغییر کنه.
تو آزمایش‌ها، این مولکول تو OLEDها تونست راندمان کوانتومی خارجی (یه جور معیار برای بازده نوری) ۱۳.۵٪ رکورد بزنه؛ این برای مواد تریازینی بی‌سابقه‌ست! از طرف دیگه، قدرت جذب دو فوتونی و شدت نور ساطع شده‌ش هم انقدر بالا بوده که برای تصویربرداری عمیق بدن خیلی مناسبش کرده.
یه نکته مهم دیگه هم اینه که چون فلز توش به کار نرفته و سمی نیست، خیلی برای مسائل پزشکی و زیست‌محیطی مطمئن و سالمه. مثلاً تو میکروسکوپی فلورسانس زمان‌دار (یعنی عکس گرفتن از سلول‌ها با نور مخصوص و بررسی چطوری نور پس‌میدن)، این ماده پتانسیل زیادی داره.
نکته باحال دیگه اینه که این گروه محقق‌ها دارن برنامه‌ریزی می‌کنن مدل‌های جدیدتری از این مولکول بسازن که بتونه نورهای بیشتری از طیف رنگی رو تولید کنه. تازه با آدمای حوزه‌های پزشکی و مهندسی دستگاه‌ها هم می‌خوان همکاری کنن تا این مولکول تو چیزایی مثل سنسورهای پوشیدنی (wearable sensors)، تصویربرداری داخل بدن (in vivo imaging) و صفحه‌نمایش‌های نسل جدید OLED استفاده بشه.
در کل، چون این مولکول می‌تونه پلی بزنه بین عملکردهای نوری و زیستی، آینده خیلی هیجان‌انگیزی جلوی ما می‌ذاره. اگه پای این تکنولوژی بگیره، می‌تونه نمایشگرها رو روشن‌تر و کم‌مصرف‌تر و دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی رو دقیق‌تر و بی‌خطرتر کنه!
راستی، جزئیات این کشف رو هم تو ژورنال Advanced Materials منتشر کردن—یعنی حسابی معتبره!
پس خلاصه، یه مولکول کوچیک می‌تونه هم تو جیبمون باشه و هم تو بدنمون مراقبمون باشه؛ کی فکرش رو می‌کرد؟!
منبع: +
