Polymorphisme et luminescence mécanochromique de l’Avobenzone borée.

 

La fluorescence à l’état solide de molécules organiques dépend fortement de la structure moléculaire et des interactions intermoléculaires, différentes suivant les morphologies.

Ainsi en variant la méthode de cristallisation, il est possible de faire varier la morphologie d’un cristal, donc les interactions et par conséquent la fluorescence d’une molécule.

Il existe également des molécules donc il est possible de faire varier la fluorescence sous une action mécanique externe, par exemple par écrasement.

 

L’équipe menée par Cassandra Fraser s’est récemment intéressée au problème en étudiant un dérivé de l’avobenzone. Cette molécule pouvant être utilisée dans certaines crèmes solaires en raison se sa forte absorption des UVAs (320 – 400 nm).

En mélangeant l’avobenzone avec de l’éthérate de trifluorure de bore (BF3.OEt2), il est possible d’obtenir le BF2AVB.

 

L’évaporation lente d’une solution de BF2AVB dans le dichlorométhane permet d’obtenir deux types de cristaux se forment : de primes larges émettant une lumière verte et des aiguilles fines émettant une lumière cyan.

En revanche, l’évaporation de la même solution imbibée sur un coton entraîne la formation de structures dendritiques (étudiée à l’aide d’un microscope électronique) émettant une lumière bleue.

 

Fig. 1 : a) Molécule de BF2AVB. b) Cristal prismatique émettant une lumière verte. c) Cristal en aiguille émettant une lumière cyan. d) Cristaux dendritiques obtenus par évaporation sur coton. e) Image des cristaux dendritiques obtenus par microscopie électronique.  f) Zoom.

 

Lorsque le solide dendritique est frotté contre une petite pièce de papier filtre, celui-ci se couvre d’une couche de cristaux et émet une lumière jaune sous irradiation UV (365 nm).

Après quelques minutes, la fluorescence jaune pâlit et laisse place à une couleur verte.

Le processus est accéléré par chauffage.

Lorsque la couche bleue sur le papier filtre est frôlée par une tige de coton, la trace laissée passe du bleu-vert au jaune. Un chauffage permet de retrouver la coloration uniforme bleue-verte, le cycle pouvant être enchaîné plusieurs fois.

 

Fig. 2 : Ecriture et effacement successif.

 

Source : Zhang, G.; Lu, J.; Sabat, M.; Fraser, C.L. J. Am. Chem. Soc., 2010, DOI : 10.1021/ja9097719