Новости

13 октября, 2021 14:13

Нафталиновая «шуба» позволила создать из иттербия источники ИК-излучения рекордной интенсивности

Российские ученые синтезировали новые материалы на основе редкоземельного метала иттербия. Они способны с рекордной эффективностью испускать инфракрасный свет в ответ на облучение ультрафиолетом или под действием электрического тока. Добиться такого эффекта удалось благодаря светособирающей «шубе» с фрагментами нафталина и атомами фтора. На основе своей разработки авторы уже создали прототипы органических светоизлучающих диодов (OLED), которые становятся все более востребованы в составе разных электронных устройств. Результаты исследования опубликованы в журнале Dyes and Pigments. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
Схематическое изображение координационного соединения иттербия. Источник: Илья Тайдаков, 2021
Иттербий — редкоземельный элемент, соединения которого в ответ на облучение ультрафиолетом светятся в ближней инфракрасной области (то есть фотолюминесцируют). Это делает его весьма популярным в качестве активного компонента материалов для лазеров, оптических волокон для линий связи и других устройств. Однако ионы иттербия (Yb3+) из-за особенностей строения плохо поглощают ультрафиолет, поэтому материалы на их основе не показывают высокой эффективности.

В качестве решения ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева (Москва) с коллегами из Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана (Москва), Института элементоорганических соединений Российской Академии наук имени А. Н. Несмеянова (Москва), Института органической химии имени Н. Д. Зелинского (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова (Москва) предложили поместить ион иттербия в оболочку из специально подобранных органических молекул. В нее ученые включили фрагменты нафталина и атомы фтора. Первые интенсивно поглощают ультрафиолет, а вторые служат изолятором, чтобы передаваемая на ион иттербия энергия не рассеивалась в окружающую среду.

Материал оказался способен к фотолюминесценции с рекордным для аналогичных веществ значением эффективности — 3,2%. Как выяснилось в ходе экспериментов, он также может светиться и под действием электрического тока. Это значительно расширяет возможности его применения: например, такие соединения могут служить в качестве излучающего слоя органических светодиодов (OLED), набирающих популярность в составе различных оптико-электронных приборов. На основе своей разработки авторы создали и опробовали прототип таких устройств — получившиеся OLED показали хорошие результаты.

«Наши новые материалы уникальны тем, что они совместимы с любой из современных технологий изготовления OLED, например струйной печатью или напылением в вакууме. За счет этого на их основе можно изготовить различные оптоэлектронные устройства, использующие инфракрасное излучение — например, излучающие элементы фотонных микросхем, источники ИК-излучения для волоконной связи, интегрированные непосредственно в полупроводниковый чип, специальные оптические волокна», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Илья Тайдаков, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.

27 октября, 2021
«Мозаика» горных массивов помогла определить зоны сейсмоактивности Тянь-Шаня
Российские ученые впервые обобщили многолетние исследования десятка научных групп, посвященных геоло...
22 октября, 2021
Производные жирных кислот из лосося помогут в борьбе с деменцией
Российские ученые доказали высокую противовоспалительную активность двух производных от жирных кисло...