Российские химики совершили прорыв в управлении люминесценцией редкоземельных металлов. Исследователи из НИУ ВШЭ и Института нефтехимического синтеза РАН разработали метод, позволяющий менять цвет и яркость свечения этих элементов путём подбора специального химического окружения.
Редкоземельные элементы, такие как лантан, церий и тербий, широко применяются в микроэлектронике, светодиодах и люминесцентных материалах (неоновые вывески, светодиодные лампы и экраны современных гаджетов). Их главная особенность — способность излучать свет строго определённого цвета. Теперь учёные научились изменять эти свойства, создавая новые соединения с заданными характеристиками.
Химики создали серию соединений от церия до тербия, что позволило выявить общие закономерности изменения свойств. Особенно впечатляющие результаты показали ионамы церия — вместо обычного ультрафиолетового свечения удалось получить жёлтое излучение.
Раньше изменение цвета свечения уже наблюдали, но не понимали, как это работает. Сейчас при участии наших коллег-физиков нам удалось разобраться в механизме этого эффекта.
Секрет нового метода заключается в использовании особых органических молекул-лигандов. Они создают вокруг иона специфическое электростатическое поле, которое меняет энергию электронных орбиталей и позволяет управлять спектром люминесценции.
Обычно молекула-лиганд поглощает ультрафиолетовый свет, переходит в возбуждённое состояние и передаёт эту энергию атому металла. Но в новых соединениях процесс пошёл иначе: энергия передавалась не напрямую 4f-электронам, а через промежуточное 5d-состояние.
Открытие имеет большое практическое значение. Новый подход позволит более эффективно проектировать материалы с заданными свойствами для создания современных источников света, дисплеев и лазеров. Это особенно важно для развития отечественной электроники и оптической промышленности.
Читайте ещё материалы по теме:
«Градиентный» магнитный материал разработали казанские физики
Технологию трёхмерной печати магнитов из редкоземельных элементов освоили в России
