Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН изучили превращения кадмий- и цинк-содержащих соединений, перспективных в качестве исходных компонентов для синтеза более сложных фотолюминесцентных материалов, и обнаружили способ управления их структурой. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Materials.

Интерес к цинк-лантанидным и кадмий-лантанидным координационным соединениям обусловлен их люминесцентными свойствами, открывающими возможность их применения в качестве материалов для лазеров, компонентов тонких люминесцентных пленок, оптических усилителей, сенсоров, излучающих слоев электролюминесцентных устройств, например экранов для телевизоров, смартфонов и других приборов.

Управление составом и строением фотоактивных веществ является очень непростой задачей, для решения которой анализируются закономерности образования соединений определенной кристаллической структуры и способы влияния на нее.

Полезные с практической точки зрения свойства координационных соединений определяются природой металлов и исходных органических соединений, входящих в состав получаемого материала и работающих как единый ансамбль. Атомы кадмия или цинка и органическая составляющая обеспечивают эффективное поглощение излучения, которое затем при люминесценции испускается редкоземельным атомом в виде потока яркого зеленого, красного или иных цветов.

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН разработали методики синтеза новых комплексов, где атомы кадмия или цинка сочетаются с атомами редкоземельных металлов в составе солей фторированной бензойной кислоты.

Такие вещества обладают интенсивной люминесценцией, они магнетоактивны и могут использоваться в качестве фотолюминесцентных и магнитных материалов, а также сенсоров. Ученые обнаружили чувствительность кадмиевых соединений к условиям реакции и разработали способы управления их структурой «извне».

«С помощью рентгено-структурных исследований мы обнаружили на примере пентафторбензоатов кадмия-лантанидов возможность управления строением комплекса посредством изменения температуры: при комнатной – выделялся координационный полимер, который распадался на отдельные молекулы в результате нагревания. При этом цинковый аналогичный комплекс имел молекулярное строение во всем исследуемом диапазоне температур, а совместное присутствие цинка и кадмия приводило к выделению молекулярного кадмиевого комплекса. Оказалось, что таким простым способом возможно «переключать» структуру кадмийсодержащих соединений и влиять на их свойства, что в сочетании с достаточно эффективной люминесценцией позволяет рассматривать полученные вещества как перспективные для создания новых оптических материалов и устройств», — прокомментировала работу соавтор статьи, старший научный сотрудник Лаборатории координационных полиядерных соединений ИОНХ РАН, кандидат химических наук Наталья Гоголева.