Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Люминесцентные метки на основе соединений европия
Полупроводниковый светодиод на основе нитрида галлия, допированного трехвалентным европием
Биолюминесцентные метки на основе соединений европия
Один из материалов для люминесцентных биометок

В центре внимания - европий

Ключевые слова:  биотехнологии, европий, люминесценция, наночастицы, периодика

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

23 апреля 2013

История, которую рассказал для Nature проф. Жан-Клод Бюнзли (Jean-Claude Bünzli), началась в конце девятнадцатого века, когда талантливые ученые занимались систематическим заполнением пробелов в таблице Менделеева, расшифровывая оптические спектры атомов. Сегодня эта задача покажется настолько простой, что с ней справится даже студент, однако в то время она натыкалась на множество препятствий, основными из которых были далекие от совершенства приборы и трудности при очистке препаратов. В результате этого история открытия лантанидов полна неверных утверждений и горячих споров среди потенциальных первооткрывателей.

Первым, еще не особенно уверенно, заявил об открытии элемента номер 63 сэр Уильям Крукс в 1885 году. Он обнаружил аномальные линии в красной области (609 нм) в спектре излучения образца самария. В 1892-1893 годах Поль-Эмиль Лекок де Буабодран - "первооткрыватель" галлия, самария и диспрозия - подтвердил существование этой линии и обнаружил зеленую полосу (535 нм). Тут в игру вошел Эжен Анатоль-Демарсей, который в 1896 году, после терпеливой фракционной очистки оксида самария обнаружил присутствие нового редкоземелього элемента между самарием и гадолинием. Он выделил его в 1901 году и наконец закончил заметку, в которой он сообщал об этом открытии словами: "Я предлагаю для нового элемента название европий, с символом Eu, а его атомный вес ок. 151".

Причина, почему Демарсей предложил это имя, остается загадкой. Интересно, что он не был связан ни с одним университетом, а руководил независимой лабораторией после неудачной заявки, поданной в Академию наук. Прежде, чем стать талантливым спектроскопистом, он имел дело с органической, металлоорганической и неорганической химией, а так же много путешествовал, так что не очень удивительно, что он предпочел Европу Франции и Парижу (в то время ни франций, ни лютеций не были открыты). Сейчас известно, что металлический европия высоко реакционен; его наиболее стабильной степенью окисления является +3, но он встречается и в степени окисления +2.

В 1906 году Жорж Урбен, который унаследовал спектроскопическое оборудование Демарсея, наблюдал очень яркую красную люминесценцию оксида иттрия, допированного европием(III). Это стало началом длинной карьеры европия в качестве активного компонента фосфоресцирующих материалов, причем в качестве не только красного, но и синего эмиттера - на этот раз уже в виде двухзарядного катиона. Люминофоры на основе красного Eu(III), зеленого Tb(III) и синего Eu(II), а также их комбинации, эффективно преобразуют ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Эти материалы играют важную роль во всем мире для таких приложениях, как электронно-лучевой трубки или плазменные панели, а в последнее время также были использованы в энергосберегающих люминесцентных лампах и светодиодах, в том числе органических.

Возможность сенсибилизации люминесценции трехвалентного европия с помощью органических ароматических молекул делает такие комплексы полезными для таких высокочувствительных приложений, как материалы для люминесцентных меток. Например, когда Европейский союз в 2002 году ввел свою единую валюту, банкноты евро были напечатаны с использованием специальных чернил для защиты от подделок, в которых по крайней мере одним из компонентов является комплекс европия. Скорее всего, это трис-(β-дикетонат), излучающий оранжево-красный свет под УФ-облучением. Зеленовато-синее излучение, возникающее при облучении той же банкноты, вероятнее всего является результатом люминесценции двухвалентного европия, но это лишь предположение: пока валюта в ходу, точно нам никто не скажет :)

С начала 1980-х годов начинается триумфальное шествие европия в область медицины, а именно использование наночастиц комплексов европия в качестве биомедицинского маркера для анализов, которые используют времяразрешенную люминесценцию. Европий со своим длинным временем жизни возбужденного состояния – отличный маркер, позволяющий выделять его детектируемую люминесценцию, отсекая фоновую «быструю» люминесценцию флуоресцирующих объектов, которыми полон наш организм. Кроме того, поскольку поглощение света тканями падает с ростом длины волны, даже небольшой интенсивности красного света, излучаемого европием, достаточно для того, чтобы его можно было детектировать. Люминесцентные биопробы на основе соединений европия в настоящее время повсеместно используются в науках о жизни, в том числе для построения био-изображений. К счастью, одного килограмма европия достаточно для проведения почти миллиарда анализов - что означает, что этому приложению не угрожает нехватка редкоземельных элементов, чего так боялись промышленно развитые страны после недавних ограничений на экспорт со стороны китайского правительства.

А недавно для европия возникло еще одно приложение, которое может иметь далеко идущее значение для быстро растущего мирового населения: это сельское хозяйство. Было показано, что пластмассы, легированные наночастицами двухвалентного европия и одновалентной меди, эффективно преобразуют ультрафиолетовую часть солнечного спектра в видимый свет. Использование этих пластмасс для покрытия теплиц повысило количество видимого света, поглощаемого растениями, что привело к повышению урожайности примерно на 10%. Такой рост урожайности может покрыть растущие потребности в пище в течение нескольких десятилетий без расширения площади культивируемой поверхности, доказывая, что европий снова готов направлять нас в светлое будущее.


В статье использованы материалы: Nature Chemistry


Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 


Комментарии
Где можно найти информацию про оптические спектры атомов?
европием(III), Eu(III), Tb(III), Eu(II)
Что означают цифры в скобках?
степень окисления (см. в тексте).
Было бы полезно прочитать более ранние публикации В.В. Уточниковой, научно-популярные статьи о люминесценции, опубликованные на НАНОМЕТре
европий снова готов направлять нас в светлое будущее - в соединении с алюминием

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

 

Трава у дома
Трава у дома

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.