20 октября 2021, 17:35

Ученые создали из иттербия источники ИК-излучения рекордной интенсивности с помощью нафталиновой «шубы»

Неорганическая химия
Химия координационных соединений
Материаловедение

Российские ученые синтезировали новые материалы на основе редкоземельного метала иттербия. Они способны с рекордной эффективностью испускать инфракрасный свет в ответ на облучение ультрафиолетом или под действием электрического тока. Добиться такого эффекта удалось благодаря светособирающей «шубе» с фрагментами нафталина и атомами фтора. На основе своей разработки авторы уже создали прототипы органических светоизлучающих диодов (OLED), которые становятся все более востребованы в составе разных электронных устройств. Результаты исследования опубликованы в журнале Dyes and Pigments. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Ученые создали из иттербия источники ИК-излучения рекордной интенсивности с помощью нафталиновой «шубы»
Схематическое изображение координационного соединения иттербия

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева, Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова, Института органической химии имени Н. Д. Зелинского и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова синтезировали новые соединения на основе редкоземельного метала иттербия. Эти материалы способны с рекордной эффективностью испускать инфракрасный свет в ответ на облучение ультрафиолетом или под действием электрического тока. Добиться такого эффекта удалось благодаря светособирающей «шубе» с фрагментами нафталина и атомами фтора. На основе своей разработки авторы уже создали прототипы органических светоизлучающих диодов (OLED), которые становятся всё более востребованы в составе разных электронных устройств.

Иттербий — редкоземельный элемент, соединения которого в ответ на облучение ультрафиолетом светятся в ближней инфракрасной области (то есть фотолюминесцируют). Это делает его весьма популярным в качестве активного компонента материалов для лазеров, оптических волокон для линий связи и других устройств. Однако ионы иттербия (Yb3+) из-за особенностей строения плохо поглощают ультрафиолет, поэтому материалы на их основе не показывают высокой эффективности.

В качестве решения ученые предложили поместить ион иттербия в оболочку из специально подобранных органических молекул. В нее ученые включили фрагменты нафталина и атомы фтора. Первые интенсивно поглощают ультрафиолет, а вторые служат изолятором, чтобы передаваемая на ион иттербия энергия не рассеивалась в окружающую среду.

Материал оказался способен к фотолюминесценции с рекордным для аналогичных веществ значением эффективности — 3,2 %. Как выяснилось в ходе экспериментов, он также может светиться и под действием электрического тока. Это значительно расширяет возможности его применения: например, такие соединения могут служить в качестве излучающего слоя органических светодиодов (OLED), набирающих популярность в составе различных оптико-электронных приборов. На основе своей разработки авторы создали и опробовали прототип таких устройств, получившиеся OLED показали хорошие результаты.

 «Новый нанозим можно будет использовать в области охраны окружающей среды — как для выявления гидрохинона, так и для его удаления. Это поможет защитить жителей промышленных центров и работников производств, а также сохранить много видов водных обитателей. Мы рассчитываем, что наш подход, основанный на изменении свойств природных минералов и синтезе минералоподобных материалов, поможет найти еще много интересных приложений в самых разных областях. Наш проект многоплановый и мультидисциплинарный, в нем работают минералоги, физики, химики, геологи. Мы работаем на стыке этих наук и надеемся, что объединение наших подходов на основе познания и изменения физико-химических свойств минералогических объектов принесет много интересных результатов», — подводит итог руководитель российской команды международного российско-китайского проекта по гранту РНФ Евгений Голубев, доктор геолого-минералогических наук, сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии Института геологии имени академика Н. П. Юшкина ФИЦ Коми НЦ УрО РАН.

Публикации из новости

Bright Yb3+ complexes for efficient pure near-infrared OLEDs
Metlin M.T., Goryachii D.O., Aminev D.F., Datskevich N.P., Korshunov V.M., Metlina D.A., Pavlov A.A., Mikhalchenko L.V., Kiskin M.A., Garaeva V.V., Taydakov I.V.
Q1 Dyes and Pigments 2001 цитирований: 5