Органо-лантаноидные комплексы как материалы для разработки принципов прямого преобразования энергии ионизирующего излучения в световую энергию и электрический ток

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-13-00066

НазваниеОргано-лантаноидные комплексы как материалы для разработки принципов прямого преобразования энергии ионизирующего излучения в световую энергию и электрический ток

Руководитель Бочкарев Михаил Николаевич, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева Российской академии наук , Нижегородская обл

Конкурс №28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-203 - Химия координационных соединений

Ключевые слова Органо-лантаноид, координационные соединения, синтез, радиационная устойчивость, ионизирующее излучение, радиолюминесценция, фотолюминесценция, органические радиовольтаические ячейки, трансформирование энергии

Код ГРНТИ31.17.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Актуальность предлагаемого исследования обусловлена потребностью в разработке альтернативных источников энергии и энергосберегающих систем. Проект предусматривает разработку материалов и устройств, использующих для преобразования все виды ионизационного излучения (ИИ), включая излучения от распада радиоактивных элементов и космическое излучение. Ключевым моментом проекта и главным элементом новизны является использование в качестве функциональных материалов в энергопреобразующих системах металл-органических (главным образом органо-лантаноидных) и органических соединений. Проект предусматривает проведение работ по двум основным направлениям: разработка систем, генерирующих электрический ток, и систем, генерирующих излучение в видимом и ближнем ИК диапазонах. В обоих направлениях начальный этап включает исследование радиационной стойкости соединений, планируемых для дальнейшего использования в устройствах, функционирующих в условиях облучения нейтронами, гамма- и рентгеновскими квантами с энергиями 3 – 5 МэВ, а также вторичными электронами с энергиями до 1 МэВ. Прежде всего будут испытаны комплексы редкоземельных металлов, синтезированные ранее участниками проекта и показавшие высокие рабочие характеристики в модельных фотовольтаических ячейках (OPV) и светодиодных устройствах (OLED). Эта область исследований представляет самостоятельную фундаментальную ценность, поскольку ранее изучение изменения молекулярного строения и, возможно, элементного состава металлокомплексов (тем более лантаноидных) под воздействием высокоэнергетических излучений не проводилось. При обнаружении закономерностей будет осуществлен целенаправленный синтез новых соединений с повышенной стабильностью. Наиболее устойчивые материалы будут использованы для конструирования энергопреобразующих устройств. В многослойных планарных радиовольтаических ячейках (РВЯ) нанослой металлокомплекса будет играть роль донора электронов, слой акцептора – фуллерен С60 или замещенный фуллерен PCBM. Материалы вспомогательных слоев и электродов будут выбраны на основе результатов тестирования в условиях радиации. Приготовленные модельные РВЯ будут подвергаться импульсному и непрерывному воздействию ИИ с одновременной регистрацией вольт-амперных кривых, что позволит определить эффективность преобразования энергии. Радиолюминесцентные свойства будут испытаны на однослойных и двухслойных модельных системах. В число регистрируемых характеристик включены спектр свечения и его интенсивность в зависимости от энергии и продолжительности облучения. Материалы с лучшими показателями будут использованы при конструировании прототипов светоизлучающих устройств. Следующий этап проекта включает приготовление сдвоенного устройства – OLED/OPVС (Organic Photovoltaic Cell, фотовольтаическая ячейка). Схема превращения энергии в устройстве: ИИ  фотоны  электроны. В качестве OPVС будет использовано оптимизированное устройство с наибольшей эффективностью преобразования и спектром поглощения, совпадающим со спектром эмиссии радиолюминесцентного слоя. Зависимость напряжения и тока устройства от мощности облучения позволит определить общую эффективность энергопреобразования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Хананова А.В., Оболенский С.В. Development of a Physical-Topological Model for the Response of a High-Power Vertical DMOS Transistor to the Effect of Pulsed Gamma-Radiation Semiconductors, No. 11, Vol. 52, pp. 1477–1483 (год публикации - 2018)
10.1134/S106378261811012X

2. Бочкарев М.Н. Radioluminescence and radiovoltaic with metal‐organic materials The Russian cluster of conferences on inorganic chemistry "inorgchem 2018", 41-42 (год публикации - 2018)

3. Блинова Л.И. Visible and NIR-luminescent lanthanide complexes with perfluorinated 2-mercaptobenzothiazolate ligands 4th International Fall School on Organic Electronics and Satellite event “IFSOE Sensor Day“, 71 (год публикации - 2018)

4. Ильичев В. А. LANTHANIDE COMPLEXES WITH SOFT-BASE ORGANOSULFIDE LIGANDS. NEW ASPECTS OF SENSITIZATION AND LUMINESCENCE ICFE 10 10th International Conference on f-Elements, P-5-08 (год публикации - 2018)

5. Балашова Т.В. Новые эффективные ИК-эмиттеры на основе фторированных бензотиазолятных комплексов Nd, Sm, Er, Yb СПЕКТРОСКОПИЯ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ Школа молодых ученых по современным физикохимическим методам в координационной химии Тезисы докладов XV Международной конференции, 109-110 (год публикации - 2018)

6. Оболенский С.В., Кукинов А.А., Балашова Т.В., Труфанов А.Н., Ивин М.Н., Кузнецова О.В., Бочкарев М.Н. Компьютерное моделирование деструкции органических комплексов лантаноидов под действием ионизирующего излучения Координационная химия (год публикации - 2019)

7. Т.В. Балашова, С.В. Оболенский, А.Н. Труфанов, М.Н. Ивин, В.А. Ильичев, А.А. Кукинов, Е.В. Баранов, Г.К. Фукин, М.Н. Бочкаркев Impact of n,γ-irradiation on organic complexes of rare earth metals Scientific Reports, Vol. 9, Issue 1, 13314 (год публикации - 2019)
10.1038/s41598-019-49962-9

8. А.А. Кукинов, Т.В. Балашова, В.А. Ильичев, А.Н. Труфанов, М.Н. Ивин, С.В. Оболенский, М.Н. Бочкарев X-Ray excited luminescence of organo-lanthanide complexes Physical Chemistry Chemical Physics, Vol. 21, Issue 29, 16288-16292 (год публикации - 2019)
10.1039/c9cp03041g

9. Т.В. Балашова, М.Е. Бурин, В.А. Ильичев, А.А. Старикова, А.В. Маругин, Р.В. Румянцев, Г.К. Фукин, А.Н. Яблонский, Б.А. Андреев, М.Н. Бочкарев Features of the molecular structure and luminescence of rare-earth metal complexes with perfluorinated (Benzothiazolyl)phenolate Ligands Molecules, Vol. 24, Issue 13, 2376 (год публикации - 2019)
10.3390/molecules24132376

10. Т.В. Балашова, В.А. Ильичев, Р.В. Румянцев, Г.К. Фукин, А.Н. Яблонский, Б.А. Андреев, М.Н. Бочкарев New effective phosphors based on fluorinated benzotiazolate lanthanide complexes Book of abstract "5th euchems inorganic chemistry conference", p.198 (год публикации - 2019)

11. А.А. Кукинов, М.Н. Ивин, А.Н. Труфанов, М.Н. Бочкарев Radioluminescent properties of organo-lanthanides Book of abstract "5th euchems inorganic chemistry conference", p.265 (год публикации - 2019)

12. М.Н. Бочкарев ОРГАНО–ЛАНТАНОИДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ n, γ-ИЗЛУЧЕНИЯ Сборник тезисов "5 Российский День Редких Земель", с.1 (год публикации - 2019)

13. Т.В. Балашова, С.К. Полякова, Р.В. Румянцев, Г.К. Фукин, А.А. Старикова, М.Н. Бочкарев СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КОМПЛЕКСА СКАНДИЯ С ФТОРИРОВАННЫМИ БЕНЗОТИАЗОЛЬНЫМИ ЛИГАНДАМИ Сборник тезисов "5 Российский День Редких Земель", с.43 (год публикации - 2019)

14. Л.И. Силантьева, В.А. Ильичев, А.Ф. Рогожин, А.С. Шавырин, А.Н. Яблонский, Р.В. Румянцев, Г.К. Фукин, М.Н. Бочкарев Synthesis and luminescent properties of europium diiodide coordinated with perfluorinated 2-mercaptobenzothiazolate ligands Journal Global Chemical Engineering & Process Technology "2nd Euro Chemistry Conference", Vol.2, Issue 1, p.43 (год публикации - 2019)

15. A. A. Kукинов, Т. В. Балашова, Б. С. Kаверин, В. А. Ильичев, С. В. Оболенский, A. Н. Tруфанов, M. Н. Бочкарев Cathodoluminescence of organo-lanthanide complexes Applied Physics Letters, Vol. 116, Issue 26, 263302 (год публикации - 2020)
10.1063/5.0014953

16. Т. В. Балашова, С. К. Полякова, А. А. Кукинов, И. Д. Гришин, Р. В. Румянцев, Г. К. Фукин, В. А. Ильичев, М. Н. Бочкарев Синтез и люминесцентные свойства комплексов лантаноидов с бензотиазолилфенолятными и -нафтолятными лигандами Координационная химия /Russian Journal of Coordination Chemistry, том 46, № 8, с. 465–476/ Volume 46, Issue 8, Pages 534-544 (год публикации - 2020)
10.1134/S1070328420080011

17. А.А. Кукинов, Б.С. Каверин, Т.В.Балашова, М.Н. Бочкарев БЕТАЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ Сборник тезисов "VI Российский День Редких Земель", c.27 (год публикации - 2020)

18. Т.В. Балашова, С.К. Полякова, М.В. Арсеньев, А.А. Кукинов, А.Н. Яблонский, Р.В. Румянцев, М.Н. Бочкарев СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НОВЫХ ОКСИАКРИДИНАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ Сборник тезисов "VI Российский День Редких Земель", c.47 (год публикации - 2020)

19. Кукинов А.А., Каверин Б.С., Ивин М.Н., Труфанов А.Н., Бочкарев М.Н. ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНОЛАНТАНОИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ В МОДЕЛЬНЫХ БЕТА-БАТТАРЕЯХ Сборник тезисов XIX Всероссийской конференции молодых ученых "Актуальные проблемы неорганической химии: материалы для генерации, преобразования и хранения энергии", с. 81-82 (год публикации - 2020)

20. Кукинов А.А., Каверин Б.С., Ивин М.Н., Труфанов А.Н., Бочкарев М.Н Beta-battery models based on organo-zinc and organo-lanthanide complexes Book of abstract "MSF’2020. Materials science of the future: research, development, scientific training", c. 89 (год публикации - 2020)

Публикации