Anne Trafton, Massaçusets Texnologiya İnstitutu

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriMIT kimyaçıları flüoresan, bor tərkibli molekul yaradıblar, bu molekul havaya məruz qaldıqda sabitdir və qırmızı və yaxın infraqırmızı diapazonda işıq yaya bilir. Boya kristallara (bu şəkillərdə göstərilmişdir), filmlərə və ya tozlara çevrilə bilər. Yuxarıdakı şəkillər mühit işığında, aşağıdakı şəkillər isə UV işığında çəkilib. Kredit: Massaçusets Texnologiya İnstitutu

MIT kimyaçıları, şişlərin daha aydın görüntülərinin yaradılması kimi tətbiqlər üçün istifadə olunacağına ümid etdikləri yeni növ flüoresan molekul hazırladılar.

Yeni boya borenium ionuna əsaslanır – qırmızıdan yaxın infraqırmızı diapazonda işıq yaya bilən borun müsbət yüklü forması. Son vaxtlara qədər bu ionlar görüntüləmə və ya digər biotibbi tətbiqlər üçün istifadə oluna bilməyəcək qədər qeyri-sabit idi .

Nature Chemistry jurnalında bu gün nəşr olunan bir araşdırmada tədqiqatçılar borenium ionlarını bir liqandla birləşdirərək sabitləşdirə bildiklərini göstərdilər. Bu yanaşma onlara boren tərkibli filmlər, tozlar və kristallar yaratmağa imkan verdi ki, bunların hamısı qırmızı və yaxın infraqırmızı diapazonda işıq yayan və udur.

Bu vacibdir, çünki toxumaların dərinliklərində olan strukturları təsvir edərkən yaxın IR işığını görmək daha asandır, bu da şişlərin və bədəndəki digər strukturların daha aydın görünüşünü təmin edə bilər.

MİT-in Novartis Kimya Professoru və tədqiqatın baş müəllifi Robert Gilliard deyir: “Bizim qırmızıdan İR-yə yaxın rənglərə diqqət yetirməyimizin səbəblərindən biri də odur ki, bu növ boyalar bədənə və toxumaya UB və görünən diapazonda işıqdan daha yaxşı nüfuz edir. Bu qırmızı boyaların sabitliyi və parlaqlığı bu araşdırmada aradan qaldırmağa çalışdığımız çətinliklərdir”.

MIT tədqiqatçı alimi Çun-Lin Denq məqalənin aparıcı müəllifidir. Digər müəlliflər arasında Bi Youan (Eric) Tra Ph.D. ’25, keçmiş qonaq aspirant Xibao Zhang və aspirant Chonghe Zhang.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1759756761&rafmt=1&armr=3&plas=596x742_l%7C596x742_r&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-chemists-red-fluorescent-dyes-enable.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1759756760968&bpp=1&bdt=153&idt=37&shv=r20251001&mjsv=m202510010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1759756470%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1759756470%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1759756470%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=895747849220&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1938&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095048%2C42532524%2C95370627%2C95372357%2C31095006%2C95344787&oid=2&pvsid=6665804410512937&tmod=1227391012&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=212

Stabilləşdirilmiş borenium

Əksər flüoresan görüntüləmə mavi və ya yaşıl işıq yayan boyalara əsaslanır. Bu görüntüləmə agentləri hüceyrələrdə yaxşı işləyir, lakin onlar toxumada o qədər də faydalı deyil, çünki bədən tərəfindən istehsal olunan mavi və yaşıl flüoresansın aşağı səviyyələri siqnala müdaxilə edir. Mavi və yaşıl işıq da toxumaya səpilir və onun nə qədər dərindən nüfuz edə biləcəyini məhdudlaşdırır.

Qırmızı flüoresans yayan görüntüləmə agentləri daha aydın təsvirlər yarada bilər, lakin qırmızı boyaların çoxu mahiyyət etibarilə qeyri-sabitdir və onların aşağı kvant məhsuldarlığına görə parlaq siqnal yaratmırlar (işığın bir fotonu üçün buraxılan flüoresan fotonların nisbəti udulur). Bir çox qırmızı boyalar üçün kvant məhsuldarlığı yalnız təxminən 1% -dir.

Yaxın infraqırmızı işığı yaya bilən molekullar arasında borenium kationları var – digər üç atoma birləşdirilmiş bor atomu olan müsbət yüklü ionlar.

Gilliard deyir ki, bu molekullar ilk dəfə 1980-ci illərin ortalarında kəşf edildikdə, onlar “laboratoriya maraqları” hesab olunurdu. Bu molekullar o qədər qeyri-sabit idilər ki, onları havanın təsirindən qorumaq üçün əlcək qutusu adlanan möhürlənmiş qabda tutmaq lazım idi ki, bu da onların parçalanmasına səbəb ola bilər.

Daha sonra kimyaçılar bu ionları liqand adlanan molekullara birləşdirərək daha sabit hala gətirə biləcəklərini başa düşdülər. Bu daha sabit ionlarla işləyərək Gilliardın laboratoriyası 2019-cu ildə onların bəzi qeyri-adi xüsusiyyətlərə malik olduğunu aşkar etdi: Daha doğrusu, onlar müxtəlif rəngli işıq yaymaqla temperaturun dəyişməsinə cavab verə bilirdilər.

Bununla belə, o zaman “açıq havada idarə oluna bilməyəcək qədər reaktiv olduqları üçün əhəmiyyətli bir problem var idi” deyir Gilliard.

Onun laboratoriyası 2022-ci ildə apardıqları araşdırmada bildirdikləri karbodikarbenlər (CDC) kimi tanınan liqandlardan istifadə edərək onları daha da sabitləşdirmək üçün yeni yollar üzərində işləməyə başladı . Bu sabitləşmə sayəsində birləşmələr indi əlcək qutusundan istifadə etmədən öyrənilə və idarə oluna bilər. Onlar həmçinin bir çox boren əsaslı birləşmələrdən fərqli olaraq işığa parçalanmağa davamlıdırlar.

Yeni araşdırmada Gilliard CDC-borenium birləşmələrinin bir hissəsi olan anionlarla (mənfi yüklü ionlar) təcrübə aparmağa başladı. Tədqiqatçılar bu anionlarla borenium kationu arasındakı qarşılıqlı təsirlər eksiton birləşmə kimi tanınan bir fenomen yaradır. Onlar tapdılar ki, bu birləşmə molekulların emissiya və udma xüsusiyyətlərini rəng spektrinin infraqırmızı sonuna doğru dəyişdi. Bu molekullar həm də yüksək kvant məhsuldarlığı yaradıb, onların daha parlaq parlamasına imkan verib.

Gilliard deyir: “Biz nəinki düzgün bölgədəyik, həm də molekulların effektivliyi də çox uyğundur”. “Biz elektromaqnit spektrinin həmin bölgəsi üçün yüksək hesab edilən qırmızı bölgədəki kvant məhsuldarlığı üçün otuzlu faizlərə çatırıq.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .

Potensial tətbiqlər

Tədqiqatçılar həmçinin boren tərkibli birləşmələri bərk kristallar, filmlər, tozlar və kolloid süspansiyonlar da daxil olmaqla bir neçə fərqli vəziyyətə çevirə bildiklərini göstərdilər.

Biotibbi görüntüləmə üçün Gilliard nəzərdə tutur ki, bu boren tərkibli materialları polimerlərlə əhatə edib, görüntüləmə boyası kimi istifadə etmək üçün bədənə yeridilməyə imkan verir. İlk addım olaraq, onun laboratoriyası bu materialların hüceyrələrdə görüntüləmə potensialını araşdırmaq üçün MİT-in kimya departamentində və MIT və Harvardın Geniş İnstitutunda tədqiqatçılarla işləməyi planlaşdırır.

Temperatur həssaslığına görə, bu materiallar, məsələn, dərmanların və ya peyvəndlərin daşınma zamanı çox yüksək və ya aşağı temperaturlara məruz qalıb-qalmadığına nəzarət etmək üçün temperatur sensorları kimi də istifadə edilə bilər.

Gilliard deyir: “Temperaturun izlənilməsinin vacib olduğu hər hansı bir tətbiq növü üçün bu tip “molekulyar termometrlər” çox faydalı ola bilər”.

Gilliard deyir ki , nazik filmlərə daxil edilərsə, bu molekullar üzvi işıq yayan diodlar (OLED) kimi, xüsusən də elastik ekranlar kimi yeni materiallarda faydalı ola bilər.

Tədqiqatda iştirak etməyən Rutgers Universitetinin kimya professoru Frider Jaekle deyir: “Yaxın IR-də əldə edilən çox yüksək kvant məhsuldarlığı, əla ekoloji sabitlik ilə birlikdə, bu sinif birləşmələri bioloji tətbiqlər üçün olduqca maraqlı edir”.

“Bioimagingdə aşkar fayda ilə yanaşı, güclü və tənzimlənə bilən yaxın IR emissiyası da bu yeni flüoroforları saxtakarlığa qarşı, sensorlar, açarlar və qabaqcıl optoelektronik cihazlar üçün ağıllı materiallar kimi çox cəlbedici edir.”

Bu boyalar üçün mümkün tətbiqləri araşdırmaqdan əlavə, tədqiqatçılar indi əlavə bor atomlarını daxil etməklə nail olmaq üçün ümid etdikləri yaxın infraqırmızı bölgədə rəng emissiyasını genişləndirmək üzərində işləyirlər. Bu əlavə bor atomları molekulları daha az dayanıqlı edə bilər, buna görə də tədqiqatçılar onları sabitləşdirməyə kömək etmək üçün yeni növ karbodikarbenlər üzərində işləyirlər.

Daha çox məlumat: Chun-Lin Deng və digərləri, Karbodikarben borenium ionlarında ion-cüt birləşmə vasitəsilə qırmızıdan yaxın infraqırmızı lüminesansın açılması, Təbiət Kimyası (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01941-6

Jurnal məlumatı: Nature Chemistry 

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir