突破 150 年來淬滅現象瓶頸，科學家設計出史上最明亮固體螢光材料
螢光材料從醫學生物標記到太陽能電池都能發揮不小作用，然而它有個瓶頸：染料分子在固體狀態下不再發射光子，這也是為什麼螢光棒裡面添加裝了螢光染料的化學物質是液體。現在科學家終於突破 150 年來一直未解的難題，設計出稱為「SMILES」的新材料，能讓螢光染料分子在固態狀態下發出前所未見的明亮螢光。
為什麼傳統螢光棒發光前要先將它又摔又打又摺（沒那麼誇張），才能使裡面的液體化學成分發光？首先螢光棒裡面還分為內管與外管，各自裝了 2 種不同化學成分的液體，內管為過氧化氫（雙氧水）、外管為酯類化合物與螢光染料的結合物，當內外管混合後導致化學反應，過程中螢光染料藉由光子釋出能量（化學螢光反應），也就是我們能看見的螢光。
然而氣體或液體並不是螢光分子最理想的狀態，它們難以控制和製造，還有洩漏疑慮。變成固體的話，倒是可以在一個空間內堆積更多螢光染料分子，然而問題來了，目前有超過 100,000 種不同的螢光染料可用，但幾乎沒任何一種能以可預測的方式發光。
這是因為螢光染料在固態狀態中緊密堆積後會發生「淬滅」（fluorescence quenching）現象，簡單來說，分子會結合在一起從而降低螢光強度，還會以無法預測的方式改變顏色。
為克服這問題，由印第安納大學 Amar H. Flood、哥本哈根大學 Bo W. Laursen 兩名化學家領導的團隊，將有色染料與含有稱為 cyanostars 環狀分子的無色溶液混合，發現這種配方在轉變為固體後可以讓各染料分子保持分離，進而不影響發光強度，研究人員將該固態混合物稱為 SMILES（small-molecule ionic isolation lattices）。
接著團隊利用 3D 列印製造出 SMILES 固態材料，確認它們在紫外光照射下發出史無前例的明亮螢光，比目前應用於醫學診斷的硒化鎘量子點材料還要亮 30 倍。
雖然研究人員也不知道新材料的發光極限到哪，但至少已提供一個新的製造方向，太陽能相關技術、醫學影像診斷、雷射光甚至藥物開發領域等或都將能受益。新論文發表在《化學》（Chem）期刊。
（首圖來源：Amar Flood/eurekalert）