Εξιμερή και εξίπλοκα

Οι όροι εξιμερές (excimer: σύντμηση του excited dimer) και εξίπλοκο (exciplex: σύμπτηξη του excited complex) αναφέρονται σε διμερή, δηλαδή συσσωματώματα μορίων που αποτελούνται, αντίστοιχα, από δύο ίδια ή δύο διαφορετικά μονομερή και υφίστανται μόνο σε ηλεκτρονικά διεγερμένη κατάσταση. Μερικές φορές τα εξιπλοκα ονομάζονται καταχρηστικά εξιμερή ή ακόμα ετεροεξιμερή. Αυτά τα μοριακά συσσωματώματα αποδιεγείρονται εκπέμποντας φθορισμό σε μεγαλύτερο μήκος κύματος από τα μονομερή που τα αποτελούν. Ο φθορισμός τους έχει ποικίλες εφαρμογές, από τη χειρουργική μέχρι τις διόδους εκπομπής φωτός (LED).

 Κλασική εικόνα 
Τα εξιμερή ανακαλύφθηκαν τη δεκαετία του 1950. Οι πρώτες μελέτες αφορούσαν αρωματικούς υδρογονάνθρακες (πυρένιο, ανθρακένιο κ.ά.) σε οργανικούς διαλύτες. Παρατηρήθηκε ότι, με την αύξηση της μοριακής συγκέντρωσης, η ένταση του φθορισμού που εκπέμπεται από το μονομερές μειώνεται, ενώ παράλληλα μια δεύτερη ζώνη φθορισμού εμφανίζεται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος. Ταυτόχρονα, το φάσμα απορρόφησης δεν παρουσιάζει καμία αλλαγή, γεγονός που σημαίνει ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ δύο μορίων λαμβάνει χώρα μόνο στη διεγερμένη κατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση, η δημιουργία του εξιμερούς διέπεται από τη διάχυση και είναι ευκολότερη σε διαλύτες χαμηλού ιξώδους λόγω αυξημένης κινητικότητας των μορίων.

Προέκταση των όρων

Πολύ γρήγορα, φθορισμός εξιμερών και εξιπλόκων παρατηρήθηκε σε κρυστάλλους  και υγρούς κρυστάλλους. Το ίδιο φαινόμενο ανακαλύφθηκε για μονοατομικά, διατομικά ή τριατομικά μόρια (π.χ. ευγενών αερίων, αλογόνων) σε αέρια φάση με διέγερση VUV (100–200 nm). Επίσης, σε συστήματα στα οποία τα δύο μονομερή συνδέονται με χημικές γέφυρες,  μεταξύ άλλων και στο DNA.  Αυτά ονομάζονται ενδομοριακά, σε αντίθεση με τα διαμοριακά της κλασσικής εικόνας. Ένας άλλος διαχωρισμός αφορά τον βαθμό κινητικότητας που απαιτείται για τον σχηματισμό τους (δυναμικά–στατικά. Επιπλέον, είναι γνωστά εξιμερή και εξίπλεκα που περιέχουν περισσότερα από δύο μονομερή.
Ηλεκτρονική δομή
Κατά γενικό κανόνα, στα εξιμερή και εξίπλοκα έχει μεταφερθεί ένα μεγάλο ποσό ατομικού ηλεκτρικού φορτίου από το ένα μονομερές στο άλλο. Υπάρχουν, όμως, και παραδείγματα όπου το μεταφερθέν ηλεκτρικό φορτίο είναι ασήμαντο και αποκαλούνται ουδέτερα. Σε όλες τις περιπτώσεις, εξιμερή και εξίπλοκα αντιστοιχούν σε ελάχιστα της δυναμικής ενεργειακής επιφάνειας και μπορούν να δράσουν ως ενδιάμεσα χημικών αντιδράσεων.

Εφαρμογές
+Παραδείγματα λέιζερ εξιμερώνΛέιζερΣυστατικάμέγιστο ακτινοβολίαςXeCl308nmKrF248nmArF193nm
Η πιο γνωστή εφαρμογή είναι τα λέιζερ εξιμερών, στα οποία το ενεργό μέσο ειναι συνήθως ένας συνδυασμός ευγενούς αερίου (αργό, κρυπτό ή ξένο) με αλογόνο (φθόριο ή χλώριο) που παράγει υπεριώδη ακτινοβολία με συγκεκριμένα μήκη κύματος. Χρησιμοποιούνται σε βιομηχανική κλίμακα, μεταξύ άλλων για φωτολιθογραφία στον τομέα της μικροηλεκτρονικής. Έχουν επίσης υιοθετηθεί σε πολλές περιοχές της ιατρικής, όπως η οφθαλμολογία (διόρθωση μυωπίας, αστιγματισμού, γλαυκώματος κ.ά.), η δερματολογία (θεραπεία λεύκης, ψωρίασης, ατοπικής δερματίτιδας κ.ά.), και η αγγειοχειρουργική. 

Λαμπτήρες εξιμερών, που παράγουν σχεδόν μονοχρωματική υπεριώδη ακτινοβολία, με μικρότερο κόστος και δυνατότητα επικάλυψης μεγαλύτερων επιφανειών από τα λέιζερ, αξιοποιούνται π.χ. για σκλήρυνση μελανιών, συγκολλητικών ουσιών, βερνικιών και επιστρώσεων, καθώς και για τροποποίηση και καθαρισμό επιφανειών. Επίσης, έχουν την ικανότητα να εξουδετερώνουν μικροοργανισμούς καταστρέφοντας το DNA, γεγονός που τα καθιστά χρήσιμα για απολύμανση πόσιμου νερού, εξυγίανση αέρα και επεξεργασία βιομηχανικών αποβλήτων.

Η εκμετάλλευση εξιμερών σε βιοαισθητήρες  και βιοαπεικόνισεις  αποτελεί ενεργό πεδίο έρευνας με στόχο την ανάπτυξη συσκευών υψηλής ευαισθησίας και ειδικότητας για την ανίχνευση βιομορίων και βιολογικών διεργασιών. Η φθορίζουσα ιδιότητα των εξιμερών χρησιμοποιείται στη σήμανση και απεικόνιση βιομορίων, προσφέροντας υψηλή αντίθεση και ευαισθησία, και επιτρέποντας την παρακολούθηση βιολογικών διεργασιών σε πραγματικό χρόνο. Η χρήση τους στις βιοτεχνολογίες βρίσκεται σε εξέλιξη, με μεγάλες προοπτικές σε νέες διαγνωστικές εφαρμογές.

 Παραπομπές