Российские исследователи раскрыли физические механизмы, которые объясняют, почему яркость свечения ионов европия существенно уменьшается в присутствии органических молекул, применяемых для усиления свечения люминесцентных материалов на основе ионов редкоземельных металлов.
Понимание этого явления поможет в создании недорогих и ярких материалов для изготовления дисплеев и сенсоров. «До нашей работы комплексы европия с данными органическими молекулами считались практически бесполезными для создания светящихся материалов. В отличие от комплексов самария, в комплексах европия активируется дополнительный путь потери энергии. Это своего рода “черная дыра”, которая “засасывает” полученную ионом энергию и не позволяет ему излучать свет», — пояснил доцент НИУ ВШЭ Юрий Белоусов.
Как сообщают ученые, европий и другие редкоземельные металлы из группы лантанидов активно применяются для создания различных люминесцентных материалов, используемых в производстве дисплеев компьютеров и носимых устройств, медицинских датчиков и других сенсоров. Обычно свечение ионов этих элементов усиливается при добавлении к ним молекул органических соединений из класса ацилпиразолонов.
Эти вещества функционируют как своеобразные «антенны», которые поглощают энергию различных типов электромагнитных волн и передают ее на ион редкоземельного металла. Это позволяет усилить свечение люминесцентных материалов на основе тербия, самария и некоторых других лантанидов, однако в случае с европием наблюдается обратное — интенсивность его люминесценции резко уменьшается, причины чего ранее не были известны.
Для получения этих данных исследователи подготовили три набора соединений этих органических молекул и ионов самария, европия и гадолиния, вырастили из них кристаллы, определили их атомарную структуру и проследили за реакцией кристаллов на вспышки ультрафиолета при сверхнизких температурах. Эти эксперименты указали на наличие ранее неизвестного канала переноса энергии от «антенн» к иону европия.
Данный канал перехватывает энергию и рассеивает ее в виде тепла, в результате чего свечение европия ослабляется, а не усиливается, как это происходит с другими металлами. Как выяснили ученые, работу этого канала можно подавить, внося небольшие изменения в структуру органических «антенн». В будущем это позволит создать не только яркие красные материалы для дисплеев, но и высокочувствительные люминесцентные термометры и химические сенсоры на основе европия.
Фото: hi-tech.mail.ru