Standing Tall: surface decoupling of fluorophores through 3D molecular constructs
Duurzamere productie van grafeen
Moderne technologieën – van zonnecellen tot optische sensoren – zijn afhankelijk van ultradunne lagen die licht kunnen geleiden of uitstralen. Traditioneel worden deze lagen gemaakt met behulp van top-down-lithografie, een nauwkeurig maar duur en energie-intensief proces. In haar proefschrift verkent Melina Vavali een milieuvriendelijker, bottom-up alternatief: het gebruik van moleculen die zichzelf organiseren tot geordende structuren.
Vavali richt zich op grafeen, een één-atoom-dikke vorm van koolstof die bekendstaat om zijn sterkte en geleidingsvermogen. Wanneer lichtgevende moleculen (fluoroforen) echter direct op grafeen worden geplaatst, verdwijnt hun gloed door sterke elektronische interacties. Om deze doving te voorkomen, introduceert Vavali speciaal ontworpen driedimensionale moleculaire architecturen die de lichtgevende delen iets boven het grafeenoppervlak optillen. Zo worden ze elektronisch geïsoleerd, terwijl hun structuur stabiel blijft.Deze moleculaire assemblages zijn opgebouwd als miniatuursteigers en combineren drie componenten: een voetstuk (porfyrine of ftalocyanine), een fluorescerend molecuul en een verbindingsstuk die de twee aan elkaar koppelt. Door deze bouwstenen zorgvuldig af te stemmen, kan de afstand en oriëntatie van de lichtgevende moleculen precies worden gecontroleerd.
Met behulp van geavanceerde microscopie- en spectroscopietechnieken toont Vavali aan dat dit bottom-up-ontwerp de fluorescentie met succes behoudt – een belangrijke stap richting de ontwikkeling van efficiëntere, flexibelere en milieuvriendelijkere fotonische en opto-elektronische apparaten.
Melina Vavali voerde haar onderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Oppervlakken en Dunne Lagen. Ze vervolgt haar loopbaan als postdoc bij de Universiteit Leiden.