Дальневосточные ученые создали материал основе ионов европия (Eu III) со специальными молекулами, поглощающими и испускающими свет. Материал можно будет применять для увеличения КПД солнечных панелей, создания добавок к твердым материалам и визуализации дефектов. Статья опубликована в журнале Spectrochimica Acta.

Ученые из Дальневосточного федерального университета и Института химии ДВО РАН описали электронную структуру химических соединений на основе ионов европия (Eu (III) — тяжелого редкоземельного металла. Методы молекулярного дизайна позволили исследователям создать теоретическую модель и внести изменения в молекулу для изменения и улучшения ее свойств.

«Мы идем от теории к практике, изучая электронную структуру химического соединения и детально разбираясь в механизме/причинах люминесценции комплексных соединений редкоземельных элементов (лантаноидов). Таких исследований мало, в силу сложности анализа. К слову, выходной файл расчета одного соединения занимает 20МБ, на одно вещество таких файлов приходится около 5, — говорит соавтор исследования, сотрудник Центра фундаментального материаловедения ДВФУ Антон Шурыгин. — Один из интересных результатов, который наша команда получила при молекулярном моделировании лантаноидов — обнаружение механолюминесцентных свойств полученных соединений. Имея вид кристаллического порошка, они “реагируют” на попытку “раскрошить” кристаллы, испуская видимый свет или генерируя электрический ток. Например, тонкое покрытие на крыле самолета позволит фиксировать образование микротрещин. Если добавить такой порошок в бетон, можно будет визуально фиксировать деформацию строительных сооружений».

Ионы Eu (III) широко используются в светотрансформирующихся покрытиях. Такие покрытия поглощают широкий спектр солнечного излучения и испускают видимое излучение строго определенной длины волны. При этом существуют еще 14 элементов-лантаноидов со свойствами, недоступными для европия и наоборот.

На следующем этапе ученые планируют добавить к соединениям редкоземельных элементов переходные металлы (например, цинк), для получения гетерометаллических комплексов. Это позволит достигнуть большей фотостабильности и расширить физико-химические свойства получаемой структуры.