Европий засветился алым цветом

Синтезированный полимер найдет применение в методах определения температуры объектов по цвету или интенсивности их свечения. Такой подход востребован в промышленности для своевременного обнаружения перегревов оборудования и при контроле качества теплоизоляции в трубопроводах. Благодаря пористой структуре полимер можно будет также применять в качестве сорбента, например для очистки воздуха от токсичных примесей.

Редкоземельные металлы — это группа из 17 химических элементов, которые редко встречаются в чистом виде в земной коре, что делает их добычу технологически сложной и дорогостоящей. Несмотря на трудности их получения, они применяются в автомобилестроении, энергетике, высокотехнологичной электронике и медицине. Светящиеся соединения на основе редкоземельных металлов находят применение в люминесцентной термометрии. Такие вещества применяются также в микроскопии. Поэтому ученые стремятся синтезировать соединения редкоземельных металлов со стабильным и ярким свечением.

Ученые из Института металлоорганической химии имени Г. А. Разуваева РАН (Нижний Новгород) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (Москва) синтезировали люминесцентное соединение из двухвалентного европия, бора, азота и углерода. В атмосфере без следов кислорода и влаги авторы смешали растворы йодида европия и аммонийной соли комплексного аниона бора с остатками синильной кислоты. После этого европий сформировал желтые кристаллы.

В результате ученые получили стабильный пористый трехмерный каркасный полимер на основе двухвалентного европия. Пористая структура позволит использовать его в качестве сорбента — материала, способного поглощать другие вещества в жидком, твердом или газообразном состоянии, что может быть полезно, например, для очистки воды.

Изучение люминесценции полученного соединения

Василий Ильичев

Выяснилось также, что полученное соединение проявляет медленную релаксацию намагниченности — изменение направления намагниченности, подобное изменению направления магнитной стрелки, но в масштабах отдельной молекулы. При этом, если исходить из структуры и химического состава, исследуемое вещество вовсе не должно было обладать таким эффектом. Тем не менее новое соединение проявляло магнитную неоднородность. Это всего второй известный пример проявления медленной релаксации намагниченности двухвалентного европия. Открытие этого явления у данного вещества позволит ученым лучше понять природу химической связи в соединениях редкоземельных металлов.

Кроме того, у полученного соединения ученые обнаружили яркую люминесценцию алого и желтого цветов. Авторы выяснили, что свечение сильно зависело от температуры: максимальный спектр люминесценции наблюдался в диапазоне от −196 °C до +226 °C. То есть можно было увидеть, что в жидком азоте (минимальная температура) вещество ярко люминесцирует алым цветом, тогда как при максимальном нагреве спектр люминесценции становился светло-желтым.

«Мы продолжим получать новые люминесцентные соединения, в том числе пористые, содержащие двухвалентный европий, так как его применение довольно широкое и создание соединений на его основе может быть полезным в разных направлениях промышленности. Что касается полученного в этой работе вещества, нам бы хотелось изучить его возможности как сорбента и исследовать его люминесценцию при заполнении пор различными молекулами», — рассказывает руководитель проекта Василий Ильичев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник сектора комплексов редкоземельных элементов Института металлоорганической химии имени Г. А. Разуваева РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chemistry of Materials.

По материалам пресс-службы РНФ