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.

7 декабря, 2021
Новый подход к созданию эффективных катализаторов получения синтез-газа
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического факультета Мо...
7 декабря, 2021
Сколтех и РНФ запускают «Разговоры за жизнь» — новый медиапроект о науках о жизни
Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) в партнёрстве с Российским научным фондом (РНФ) и ...