Температура и структура

Российские химики обнаружили способ управления структурой люминесцентных комплексов.

Специалисты из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН исследовали превращения кадмий- и цинксодержащих соединений. Вещества перспективны и могут быть использованы как исходные компоненты для синтеза более сложных фотолюминесцентных материалов.  В результате ученые научились управлять их структурой. Работа опубликована в высокорейтинговом журнале Materials.

Цинк-лантанидные и кадмий-лантанидные координационные соединения, благодаря люминесцентным свойствам могут использоваться для создания лазеров, компонентов тонких люминесцентных пленок, оптических усилителей, сенсоров, излучающих слоев электролюминесцентных устройств. Речь идет, например, об экранах телевизоров, смартфонов и других приборов. Именно поэтому и обусловлен интерес к таким соединениям.  

Управлять составом и строением фотоактивных веществ - непросто. Для этого нужно проанализировать закономерности образования соединений определенной кристалической структуры и способы влияния на нее.

Природа металлов и исходных органических соединений определяет полезные с практической точки зрения свойства координационных соединений. Эти металлы и исходные органические соединения входят в состав получаемого материала и работают как единый ансамбль. Благодаря атомам кадмия или цинка и органической составляющей происходит эффективное поглощение излучения. Затем оно при люминесценции испускается редкоземельным атомом в виде потока яркого зеленого, красного или иных цветов.

Химики из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН создали новые методики синтеза комплексов. Механизм работает так: атомы кадмия или цинка сочетаются с атомами редкоземельных металлов в составе солей фторированной бензойной кислоты. Эти вещества обладают интенсивной люминесценцией, магнетоактивны и могут использоваться в качестве фотолюминесцентных и магнитных материалов или сенсоров. Оказалось, что кадмиевые соединения чувствительны к условиям реакции. К такому выводу пришли специалисты и разработали способы управления их структурой «извне».

«С помощью рентгено-структурных исследований мы обнаружили на примере пентафторбензоатов кадмия-лантанидов возможность управления строением комплекса посредством изменения температуры: при комнатной – выделялся координационный полимер, который распадался на отдельные молекулы в результате нагревания. При этом цинковый аналогичный комплекс имел молекулярное строение во всем исследуемом диапазоне температур, а совместное присутствие цинка и кадмия приводило к выделению молекулярного кадмиевого комплекса. Оказалось, что таким простым способом возможно «переключать» структуру кадмийсодержащих соединений и влиять на их свойства, что в сочетании с достаточно эффективной люминесценцией позволяет рассматривать полученные вещества как перспективные для создания новых оптических материалов и устройств», — прокомментировала работу соавтор статьи, старший научный сотрудник Лаборатории координационных полиядерных соединений ИОНХ РАН, кандидат химических наук Наталья Гоголева.