Изучены обратимые структурные трансформации лабильных акванитратных комплексов РЗМ(III), стабилизированных в органической матрице
Сотрудники Института неорганической химии Сибирского отделения РАН провели селективный синтез ряда акванитратных комплексных соединений лантаноидов. Результаты представляют интерес для приготовления простых составов с высокоэффективной люминесценцией на основе лантаноидов, а также для обнаружения следов воды и создания «умных» материалов с переключаемыми характеристиками люминесценции. Статья опубликована в журнале Inorganic Chemistry (ИФ 4.6).
Соединения лантанидов (редкоземельных элементов) давно привлекают внимание благодаря своим уникальным оптическим свойствам и активно используются в промышленности. Они способны давать яркое и узкополосное свечение, что делает их ценными в производстве дисплеев, лазеров, систем защиты от подделок и даже в медицинской диагностике.
Нитратные комплексы лантаноидов отличаются простотой получения и важны в их разделении. Однако в водных растворах эти комплексы нестабильны (лабильны), а присутствие воды в координационной сфере иона металла, как правило, сильно ухудшает их характеристики люминесценции за счёт колебательного тушения связями O–H.
В работе проведён селективный синтез ряда акванитратных комплексных соединений РЗМ с крупным органическим катионом — протонированным N,N'-диоксидом 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана (odabco), содержащих либо одну, либо две молекулы воды на один ион металла. Несмотря на присутствие воды в координационной сфере, полученные соединения демонстрируют крайне высокие квантовые выходы люминесценции — до 40 % для соединений на основе европия(III), что связано с вовлечением координированных молекул воды в водородные связи, снижающие частоту колебательного тушения. Благодаря фиксации в кристаллической «матрице», образованной крупными органическими катионами, обычно непрочные акванитратные комплексы стабилизированы и могут переходить друг в друга под влиянием молекул воды прямо в структуре кристаллов без её разрушения, что показано дифракционными методами и измерениями характеристик люминесценции. В результате за счёт изменения содержания воды в системе направленно достигается четырёхкратное варьирование квантового выхода и двухкратное варьирование времени жизни красной фосфоресценции кристаллов.
Выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Источник: ИНХ СО РАН.