Сотрудники химического факультета МГУ и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН провели синтез и исследование гибридного соединения, объединяющего органические и неорганические компоненты в своей структуре. Это, безусловно, неординарный подход, однако ученые расширили его границы. Синтез был направлен на изучение уникальных люминесцентных характеристик соединений такого типа. Исследование проводилось в рамках программы развития МГУ. Результат опубликован в высокорейтинговом журнале Dalton Transactions.
Люминесценция используется во множестве практических приложений, включая светодиоды, светоизлучающие элементы дисплеев, лазеры, фотодетекторы и сенсоры. Помимо своей практической ценности, исследование люминесценции стало важным методом изучения электронной структуры твердых тел.
«Первый автор статьи, аспирант химического факультета МГУ, отмечает, что органо-неорганические гибриды обычно характеризуются широкой полосой свечения и длительными временами жизни Андрей Быков. – Они способны служить базой для производства белых светодиодов, причем могут использоваться как самостоятельные желтые люминофоры, а также как отдельные излучатели в электролюминесцентных светодиодах. Современные белые светодиоды не воспроизводят полный спектр излучения, наблюдается наложение узкого синего пика на широкий желтый. В зеленой области свечение отсутствует, что проявляется в виде прогиба на спектральной характеристике. Это существенное отличие от естественного солнечного света. Кроме того, многие желтые люминофоры характеризуются невысокой цветопередачей, поэтому в реальных устройствах требуется комбинирование нескольких люминофоров, что влечет за собой увеличение стоимости светодиодов».
Человеческий глаз, сформировавшийся в процессе эволюции, адаптирован к полному солнечному спектру, подчеркивает ученый. Множество исследований демонстрируют негативное влияние длительного воздействия вредного излучения на здоровье глаз. В связи с этим разработка полноспектрового светодиода является важной задачей не только для научного сообщества, но и для растущего числа людей. Предыдущие попытки создания такого устройства основывались на комбинировании различного количества светоизлучающих материалов как неорганического, так и органического происхождения, что позволяет получить суммарный спектр, близкий к непрерывному. Перспективной альтернативой является применение органо-неорганических галогенометаллатов в качестве люминофоров, однако для ее реализации требуется решить вопрос регулирования ширины и положения максимума полосы люминесценции в спектре.
Химикам-исследователям из МГУ им. М.В. Ломоносова удалось расширить диапазон люминесценции гибридного галогенометаллата. Полученный комплекс, помимо типичной ультраширокой полосы излучения в видимом спектре, демонстрирует необычную широкую полосу в ближней инфракрасной области, что не было ранее зафиксировано у соединений этого типа. Данное открытие указывает на перспективность использования светодиодов на основе этого материала не только в качестве источников видимого света, но и в системах мульти- и гиперспектральной визуализации, а также в медицинских диагностических средствах (благодаря способности ближнего ИК-излучения проникать через ткани организма) и в других сферах.
«Кроме того, был разработан весьма простой и экономичный способ получения данной кристаллической структуры, – говорит руководитель исследования, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета МГУ и член-корреспондент РАН Андрей Шевельков. – Он отличается простотой и легко поддается масштабированию. Благодаря этому мы сможем обеспечить сопоставимую эффективность люминесценции, затрачивая значительно меньше средств по сравнению с существующими люминофорами».
Авторы исследования полагают, что предложенный метод позволит создать материалы для гиперспектральной визуализации, а в перспективе – разработать широкополосные люминофоры для получения белого цвета, охватывающие весь видимый спектр с использованием единственного красителя. «Это лишь начальный этап, однако первые результаты внушают оптимизм», – отметил Андрей Шевельков.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ