Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Принцип работы
Рис. 2. Синтез биядерного комплекса
Рис. Желтая люминесценция
Рис. 4. Полное гашение люминесценции
Рис. 5. Длинный хвост: все равно полное гашение
Рис. 6. Причина гашения - п-стекинг
Рис. 7. Белая люминесценция одной молекулы.

Молекулы с люминесценцией... белого цвета!

Ключевые слова:  комплексы, люминесценция, ОСИД, периодика

Автор(ы): M. Ward

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

10 октября 2010

Создание белых светодиодов было названо одним из основных достижений нанотехнологии. Но назвать – одно дело, а создать эффективный светодиод – совсем другое. Подобрать материалы с яркой люминесценцией таких цветов, чтобы в сумме получился белый, собрать их в нужной пропорции – ведь ошибка в яркости любого слоя приведет к синему, красному или зеленому цвету – все это задача непростая. Но пока каждая группа ученых бьется над частями этой проблемы по отдельности, Майкл Уорд решил объединить задачу поиска люминесцирующих материалов и их комбинирования для получения белого света в одну. И помогла ему в этом идея ап-конверсии, о которой Нанометр уже писал раньше довольно подробно. Напомним вкратце. Вместо того, чтобы возбуждать люминесценцию координационных соединений лантанидов при поглощении ультрафиолета органической частью, можно заменить органические лиганды на соединения d-элементов. Они поглощают свет с большей длиной волны, но могут не только сами переизлучать его, давая свечение во всем видимом диапазоне, что также исследуется во всем мире, а передавать возбуждение на связанный с ними ион лантанида – европия, неодима, эрбия... В результате этого люминесцировать будет именно он, а энергия возбуждения заметно снизится. Эффективность такой передачи энергии обычно становится основными критерием выбора комплекса d-металла, но вот что будет, если передача энергии с такого соединения на ион, например, европия будет не полной? Остаточная энергия будет высвечиваться самим комплексом d-металла, и в результате мы получим наложение цветов, например, красного от европия и синего от комплекса платины.

Таким образом, если подобрать люминофор так, чтобы он частично возбуждал центральный ион европия, а частично сам излучал свет с такой длиной волны, чтобы в итоге получилось белое излучение, можно создать биядерный комплекс, обладающий сбалансированной белой люминесценцией!

Дополнительным преимуществом является то, что подобные биядерные комплексы зачастую легко синтезировать: их синтез проводится подобно синтезу простых координационных соединений с той лишь разницей, что лиганд уже предварительно связан с атомом d-металла. Первый же эксперимент по созданию кмплекса гексафторацетилацетоната европия с иридий-бипиридином приводит к частичному успеху: при титровании комплекса иридия комплексом европия люминесценция первого постепенно исчезает, привнося взамен красную компоненту. Частичное гашение люминесценции иридиевого комплекса с остаточным временем жизни возбужденного состояния приводит к возникновению желтого излучения: сумма красного излучение европия и зеленого излучения комплекса иридия. Для получения белого света нам нужен иридиевый комплекс с синей люминесценцией, например, тот, что показан на Рис.4. Химикам снова везет: координация со вторичным диимином приводит к сенсибилизации люминесценции европия, и на некотором этапе удается наблюдать белую люминесценцию! Но вот беда: этот лиганд уж слишком хорош, и в результате его люминесценция полностью гасится, уступая место красному свечению иона европия. Можно оставить дело и так, используя в качестве люминофора смесь продуктов, но это не решение, и ученые движутся дальше, стараясь теперь уже найти соединение, люминесценция которого будет гаситься с сенсибилизацией излучения европия, но не полностью. Выбор падает на лиганды с длинными насыщенными мостиками: возможно, они будут предотвращать эффективный энергетический транспорт. Однако первый эксперимент не обречен на успех: гашение люминесценции все еще полное. Связано это оказалось с тем, что ароматический электрон-обогащенный нафтильный фрагмент вступает в эффективный п-стекинг с электрон-обедненным F2PhPy фрагментом, а подвижность метиленовой группы только способствует тому, что такой стекинг сохраняется и в итоговом биядерном комплексе. Что в итоге? Малое расстояние Eu-Ir, избежать которого должен был позволить длинный хвост, и - эффективный транспорт энергии. Ответ прост: п-стекинга надо избежать! Объемные CF3-группы должны создать стерические затруднения для эффективного п-стекинга, и это происходит. Гашение люминесценции происходит только на 50%, и в итоговом комплексе с константой скорости передачи энергии 7*105 с-1 баланс между красной и сине-зеленой компонентой приводит к возникновению белого излучения.

Итак, белый люминофор - биядерный комплекс иридия-европия - был получен!




Статья основана на лекции, прочитанной проф. М. Уордом на Первой международной конференции по люминесценции лантанидов



Средний балл: 10.0 (голосов 5)

 


Комментарии

Интересно !!!
Валентина Владимировна! А описанное можно сделать "на коленке", например, в школьных захудалых условиях? И как это можно реализовать? Спасибо за ответ.
Андрей, 11 октября 2010 00:27 
Можно, главное не перемудрить...
Если в школе есть иридий...
Клюев Павел Геннадиевич, 11 октября 2010 11:04 
а вдруг ;-)
Синтез иридиевого соединения довольно сложен, так что наковырять иридия из сережек - это еще не все.
А если иридиевую половинку раздобыть удастся, то дальше уже все синтезы простые :)
Здорово...
Только спектр на рис. 7 - это таки ни разу не белый свет (у которого должны быть изрядные и УФ и ИК "хвосты"). Возможно - визуально белый.
А к чему относится третий по порядку, но непронумерованный рисунок? И вполне планковского вида спектр на нем?
Владимир Владимирович, 11 октября 2010 15:53 
Очень интересная публикация

А кто делает сережки из иридия??
(Разве только добавляют 10% в другой драгоценнейший по нынешним временам ювелирный металл)

Александр Валерьевич,
А разве у самого натурального белого солнечного спектра нет УФ и ИК хвостов?
Владимир Владимирович, дык в том то и дело, что у настоящего - есть. А на рис. 7?
Владимир Владимирович, 11 октября 2010 16:55 
Александр Валерьевич,
Извините, не понял Ваш комментарий и ляпнул не разобравши. Действительно, особенно ближний УФ - важная компонента натурального белого спектра.
Кнотько Александр Валерьевич
Это тот, который получился желтый, потому что иридий был не синий, а сине-зеленый. Так сказать, первый опыт...

Да, он и на глаз не идеально белый, но тут я думаю будет уже больше перебора, а пока вполне достойная реализации красивой идеи.
Владимир Владимирович,

из платины точно делает Тиффани, и у них кажется и иридий есть.
Ну если я ушибаюсь - то придется выделять из сережк иридий отдельной стадией :)
Владимир Владимирович, 11 октября 2010 18:13 
ЗдОрово!
Возвращаясь к вопросу Ангелины Валерьевны, вырисовывается замечательный школьный проект: из множества платиновых украшений Тиффани отбирается иридоплатина, далее жертвенно и целеустремленно выделяется иридий, и после нескольких стадий тонкого химического синтеза на коленке юным дарованиям забрезжит белый свет.
... а если представить проект на очередном Селигере, то за него дадут миллионы и он себя оправдает. Школьница будет ездить на Мерседесе.

Все, флуд начался.

А так просто хочу сказать, что Валя молодец
Валя молодец без всяких сомнений.
Палии Наталия Алексеевна, 12 октября 2010 12:53 
А как же европий?

после нескольких стадий тонкого химического синтеза на коленке юным дарованиям забрезжит белый свет...- Впрочем, у дарований есть шанс еще попробовать себя и в молекулярной биологии - смотри Garage biology и Garage biotech: Life hackers, а также в физике "sometimes there are very simple experiments and very simple discoveries to be made using what is at hand,"- A. Geim
Валь, и подход Уорда, и твоя заметка - это здорово. И если его разработка будет использована, например, в фонарике или светильнике - тоже здорово. Но вот, что-то я опасаюсь, что при такой саморекламе ("белый люминофор") через годик-другой увидим мы статьи китайских авторов, использующих энтот фонарик для моделирования белого света при, "разработке", например, тех же фотокатализаторов. Причем в "топовых" журналах.
Ну европий гораздо дешевле...

Да, насчет моделирования - это не подходит, конечно, только для лампочек.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

АСМ изображение эритроцитов мыши на стекле
АСМ изображение эритроцитов мыши на стекле

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.