Ученые создали из иттербия источники ИК-излучения рекордной интенсивности с помощью нафталиновой «шубы»
Российские специалисты синтезировали новые материалы на основе редкоземельного метала иттербия. В ответ на облучение ультрафиолетом или под действием электрического тока они испускают свет с рекордной эффективностью. Такой эффектр стал возможен благодаря светособирающей «шубе» с фрагментами нафталина и атомами фтора.
Иттербий — это редкоземельный элемент, соединения которого фотолюминесцируют в ответ на облучение ультрафиолетом. Это свойство делает его популярным в качестве активного компонента материалов для лазеров, оптических волокон для линий связи и других устройств. Однако из-за особенностей строения ионы иттербия (Yb3+) плохо поглощают ультрафиолет, поэтому основанные на них материалы не отличаются высокой эффективностью.
Решением этой проблемы занялись ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева с коллегами из Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, Института элементоорганических соединений Российской Академии наук имени А. Н. Несмеянова, Института органической химии имени Н. Д. Зелинского и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова. Они предложили поместить ион иттербия в оболочку из специально подобранных органических молекул, в которую включили фрагменты нафталина и атомы фтора. Нафталин поглощает ультрафиолет, а атомы фтора служат изолятором, чтобы энергия не рассеивалась в окружающую среду.
Материал оказался способен к фотолюминесценции с рекордно высокой эффективностью — 3,2%, к тому же ученые обнаружили, что он может светиться под действием электрического тока. Это делает возможности его применения еще шире. Например, такой материал можно использоваться как излучающий слой органических светодиодов (OLED), набирающих популярность в составе различных оптико-электронных приборов. Созданные на основе разработки светодиоды уже 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», — рассказал руководитель проекта по гранту РНФ, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН Илья Тайдаков.
Результаты исследования опубликованы в журнале Dyes and Pigments. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).