Сотрудники химического факультета МГУ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН синтезировали и исследовали гибрид, содержащий органические и неорганические фрагменты в структуре одного соединения. Хотя и это звучит необычно, химики пошли еще дальше. Цель синтеза состояла в исследовании необычных люминесцентных свойств у соединений данного класса. Работа выполнена в рамках программы развития МГУ. Результат опубликован в высокорейтинговом журнале Dalton Transactions.
Люминесценция лежит в основе огромного числа практических применений: от светодиодов, светоизлучающих компонентов дисплеев, лазеров до фотодетекторов и сенсоров. Кроме практической значимости, изучение люминесценции стало одним из инструментов получения информации об электронном строении твердых тел.
«Органо-неорганические гибриды, как правило, обладают широкополосной люминесценцией с большими временами жизни, – рассказывает первый автор статьи, аспирант химического факультета МГУ Андрей Быков. – Они могут стать основой для создания белых светодиодов, причем выступать и как однокомпонентные желтые люминофоры, и как однокомпонентные излучатели в основанных на электролюминесценции светодиодах. Современные белые светодиоды не дают полный спектр излучения — идет наложение узкого синего пика и широкого желтого. А в зеленом диапазоне свечение отсутствует, и на спектре становится виден прогиб. Это серьезное отличие от естественного солнечного света. Кроме того, многие желтые люминофоры обладают низкой цветопередачей, из-за чего в реальных устройствах приходится совмещать несколько люминофоров, что увеличивает стоимость таких светодиодов».
Эволюционно человеческий глаз привык к полному солнечному спектру, отмечает ученый. Есть множество исследований, показывающих негативный эффект от длительного воздействия ущербного излучения на глаз человека. Поэтому создать полноспектровый светодиод – важная задача не только для ученых, но и для все большего количества людей. До сих пор попытки создать такое устройство базируются на смешивании разного числа светопереизлучающих материалов как неорганической, так и органической природы, что в результате и дает суммарный спектр, близкий к непрерывному. Не менее привлекательной стратегией является использование органо-неорганических галогенометаллатов в качестве люминофоров, но для ее реализации необходимо решить проблему настройки ширины и положения максимума полосы люминесценции в спектре.
Ученым химического факультета МГУ удалось увеличить диапазон люминесценции гибридного галогенометаллата. Помимо характерной ультраширокой полосы излучения в видимой части спектра у полученного комплекса также обнаружена нетипичная широкая полоса в ближней ИК-области, что ранее не обнаруживалось у соединений этого класса. Это открытие означает, что светодиоды на основе данного вещества могут использоваться и как источники видимого света, и как компоненты мульти/гиперспектральной визуализации, средства диагностики в медицине (ближний ИК проходит сквозь ткани тела), и еще в нескольких областях.
«Более того, удалось разработать очень простой и недорогой метод синтеза такой кристаллической структуры, – рассказывает руководитель исследования, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Андрей Шевельков. – Очень простой и легко масштабируемый. Мы сможем достигать той же эффективности в люминесценции за гораздо меньшие деньги, чем для существующих люминофоров».
По мнению авторов работы, новый подход приведет к разработке материалов для гиперспектральной визуализации, а в дальнейшем – и к широкополосным люминофорам для получения белого цвета, покрывающих весь видимый спектр благодаря всего лишь одному веществу-красителю. «Работа в самом начале, но первые результаты очень оптимистичны», – считает Андрей Шевельков.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
Источник фото: химический факультет МГУ
