📡Невидимый свет для интернета и медицины.

Редкоземельные металлы (европий, тербий, иттербий и их «соседи» по таблице) — главные «светящиеся» элементы для дисплеев, светодиодов, лазеров и медицинских меток. Они дают узкие «чистые» цвета, которые со временем не блекнут. Но есть подвох: сами они почти не поглощают свет. Посветить на них лампой — почти не реагируют, не светятся.

Решение нашли давно: рядом с металлом ставят органическую молекулу-антенну. Она хорошо ловит свет (как тарелка ловит сигнал спутника) и передаёт энергию металлу, который и излучает свечение. От того, какая антенна, зависит всё — цвет, яркость, на что годится молекула в итоге.

Исследователь Национального исследовательского Нижегородского государственноо университета им. Н.И.Лобачевского Светлана Константиновна Полякова сделала и испытала пять разных антенн для всего ряда редкоземельных металлов.

Главные находки:
🔢Один атом брома переключает функцию молекулы. В одной из антенн автор заменила маленькую группу СН₃ на атом брома. И то же соединение перестало светиться, но начало превращать свет в электричество — то есть превратилось в материал для солнечной батареи. Один атом разницы — две совершенно разных функции.

🔢Длинная антенна — для невидимого света. Сделав антенну побольше, Светлана Константиновна получила соединения, которые ярко светятся в инфракрасе (невидимом для глаза диапазоне). Это важно для двух вещей: для оптоволоконного интернета (по волокну как раз идёт инфракрасный свет с длиной волны около 1,5 мкм) и для медицинской визуализации (инфракрасный свет проникает сквозь кожу и ткани лучше видимого, поэтому им «просвечивают» опухоли и сосуды).

🔢Очень яркий зелёный светодиод на скандии. Соединение скандия с одной из антенн в модельном светодиоде дало ярко-зелёное свечение на уровне лучших мировых аналогов. Скандий — нетипичный материал для светодиодов, но здесь он сработал отлично.

🔢Впервые прицепили перилен к редкоземельным металлам. Перилен — крупный плоский углеводород, известный в основном как краситель. Полякова впервые присоединила его к неодиму, диспрозию и самарию. Самариевое соединение показало редкое свечение, связанное с двухвалентным самарием (обычно эти металлы трёхвалентны, а двухвалентная форма самария нестабильна и встречается редко — поэтому само получение такого свечения интересно).

🤔 Что это даёт. Готовая инструкция для разработчиков материалов: какую антенну подобрать под нужный металл и нужную задачу. Нужен ИК-маяк для оптоволокна — берёшь одну антенну. Нужен зелёный OLED для дисплея — другую. Нужна органическая солнечная батарея — третью.

🇷🇺Кому это может быть интересно в России:
«Швабе» (Ростех) и НИИ «Полюс» им. Стельмаха — крупнейшие разработчики оптоэлектроники, лазерных систем и приборов медицинской визуализации; новые ИК-светящиеся материалы на эрбии и иттербии — прямо в их повестку. Предприятия Росатома, работающие с редкими землями («Соликамский магниевый завод», «Чепецкий механический завод») — поставщики самих лантаноидов и возможные участники производственной цепочки. Институт металлоорганической химии им. Разуваева РАН (Нижний Новгород), где сделана работа, — главный партнёр для дальнейшей доводки и масштабирования технологии.

🎓Полякова Светлана Константиновна, кандидатская, 1.4.8. - Химия элементоорганических соединений, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

#химия