НИУ ВШЭ: европий не светится в органических соединениях

Международная группа исследователей с участием ученых НИУ ВШЭ и институтов РАН раскрыла причину, по которой редкоземельный металл европий теряет способность светиться в некоторых органических соединениях. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе НИУ ВШЭ.

Европий широко используется в люминесцентных материалах — именно он обеспечивает чистое красное свечение в экранах и датчиках.

Однако при связывании с органическими молекулами — ацилпиразолонами — его свечение резко ослабевает, тогда как другие лантаноиды, например самарий, в тех же условиях светятся эффективно.

Чтобы разобраться в причине, ученые синтезировали и изучили серии соединений европия, самария и гадолиния. Ключевые эксперименты проводились при сверхнизкой температуре — около минус 196 °C, что позволило "отключить" побочные процессы и проследить, как именно передается энергия внутри молекул.

Оказалось, что в комплексах европия возникает особое состояние с переносом заряда — своего рода "черное окно", через которое энергия уходит не на излучение, а рассеивается в виде тепла.

"Мы подробно изучили люминесцентные свойства всех полученных соединений и наконец нашли причину "плохого" поведения европия. В отличие от комплексов самария, в комплексах европия активируется дополнительный путь потери энергии — состояние с переносом заряда от лиганда к металлу. Это своего рода "черная дыра", которая засасывает энергию и не дает иону излучать свет", — рассказал Юрий Белоусов, доцент НИУ ВШЭ и сотрудник ФИАН.

При этом ученым удалось частично решить проблему: изменение состава комплекса, например замена отдельных молекулярных фрагментов, позволяет подавить этот канал потерь.

В одном из экспериментов даже небольшая модификация лиганда полностью "выключила" эффект и вернула свечение европия.

"Раньше химики просто знали, что с ацилпиразолонами европий не "дружит", но причины были неясны. Теперь мы понимаем механизм и можем осознанно подбирать окружение для иона, чтобы блокировать нежелательные состояния", — добавил Белоусов.

Полученные результаты открывают путь к созданию более эффективных красных люминесцентных материалов. Они могут применяться в дисплеях, высокочувствительных термометрах и химических сенсорах.