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

 

Спиральные нанотрубки
Спиральные нанотрубки

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.