Российские ученые нашли способ усилить свечение молекулярных комплексов европия
Российские химики показали, что яркостью люминесцентных материалов можно управлять заменой всего одного атома в молекуле. Самым эффективным оказался комплекс европия с кремнием — он светился заметно ярче аналогов с германием и оловом.
Источник: Евгения Вараксина / Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН. Люминесценция новых образцов при облучении ультрафиолетовым светом.
МОСКВА, 7 июля /Новости науки/. Российские ученые синтезировали три новых комплекса европия и нашли способ повышать яркость их свечения. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Такие светящиеся соединения нужны не только для техники, но и для биомедицины. На их основе можно создавать люминесцентные метки, которые помогают наблюдать за тканями, движением клеток и распределением лекарств в организме, а также материалы для энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
«Мы показали, что можно управлять эффективностью переноса энергии в молекуле и повысить яркость люминесценции материала, точечно изменяя структуру молекулы. Вместо синтеза большого числа похожих соединений достаточно заменить всего один атом, чтобы заметно повлиять на эффективность передачи энергии и свойства материала», — рассказала руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН Евгения Вараксина.
Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН создали три органических лиганда — молекулы, которые способны поглощать энергию света и передавать ее иону металла. В их состав ввели фрагменты с атомами кремния, германия или олова, а затем связали эти молекулы с ионами европия. В результате получились три близких по строению комплекса, отличавшихся только одним элементом в составе лиганда.
Опыты показали, что сильнее всего светился комплекс с кремнием. Его квантовый выход люминесценции — то есть эффективность превращения ультрафиолетового излучения в собственное свечение — оказался в полтора раза выше, чем у комплекса с оловом. По словам авторов работы, кремний помог усилить поглощение света, но при этом не включил побочные механизмы потери энергии, которые проявились у соединений с более тяжелыми атомами — германием и оловом.
Комплексы лантаноидов считаются перспективной основой для светящихся материалов, потому что их ионы дают характерный и хорошо различимый спектр свечения. Однако сами лантаноиды плохо поглощают свет, поэтому химики используют органические «антенны» — лиганды, которые сначала улавливают энергию, а затем передают ее металлу. Главная сложность в том, что даже небольшое изменение структуры такой молекулы может резко изменить итоговую яркость.
Авторы считают комплекс с кремнием наиболее перспективным еще и с точки зрения безопасности. Кремний менее токсичен по сравнению с германием и оловом, поэтому такие соединения потенциально могут использоваться как светящиеся метки для биологических и медицинских исследований. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Такие светящиеся соединения нужны не только для техники, но и для биомедицины. На их основе можно создавать люминесцентные метки, которые помогают наблюдать за тканями, движением клеток и распределением лекарств в организме, а также материалы для энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
«Мы показали, что можно управлять эффективностью переноса энергии в молекуле и повысить яркость люминесценции материала, точечно изменяя структуру молекулы. Вместо синтеза большого числа похожих соединений достаточно заменить всего один атом, чтобы заметно повлиять на эффективность передачи энергии и свойства материала», — рассказала руководитель проекта, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН Евгения Вараксина.
Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН создали три органических лиганда — молекулы, которые способны поглощать энергию света и передавать ее иону металла. В их состав ввели фрагменты с атомами кремния, германия или олова, а затем связали эти молекулы с ионами европия. В результате получились три близких по строению комплекса, отличавшихся только одним элементом в составе лиганда.
Опыты показали, что сильнее всего светился комплекс с кремнием. Его квантовый выход люминесценции — то есть эффективность превращения ультрафиолетового излучения в собственное свечение — оказался в полтора раза выше, чем у комплекса с оловом. По словам авторов работы, кремний помог усилить поглощение света, но при этом не включил побочные механизмы потери энергии, которые проявились у соединений с более тяжелыми атомами — германием и оловом.
Комплексы лантаноидов считаются перспективной основой для светящихся материалов, потому что их ионы дают характерный и хорошо различимый спектр свечения. Однако сами лантаноиды плохо поглощают свет, поэтому химики используют органические «антенны» — лиганды, которые сначала улавливают энергию, а затем передают ее металлу. Главная сложность в том, что даже небольшое изменение структуры такой молекулы может резко изменить итоговую яркость.
Авторы считают комплекс с кремнием наиболее перспективным еще и с точки зрения безопасности. Кремний менее токсичен по сравнению с германием и оловом, поэтому такие соединения потенциально могут использоваться как светящиеся метки для биологических и медицинских исследований. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Dalton Transactions.
