Исследователи из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (Москва) совместно с коллегами из Института неорганической химии им. А.Н. Николаева СО РАН (Новосибирск) синтезировали комплексы меди и серебра с органическими молекулами, которые испускают свет в широком диапазоне длин волн, зависящем от того, какие растворители их окружают.

Меняя окружение новых соединений, авторы добились жёлтой, зелёной, красной и синей эмиссии. Полученные соединения могут лечь в основу новых типов энергоэффективных материалов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.

Люминесцентные материалы используются в самых разных областях — от техники (в светодиодах, дисплеях, сенсорах) до медицины и биологии (для визуализации тканей и диагностики). Часто яркость и цвет эмиссии (свечения) подобных соединений зависят от внешних условий. На эти параметры могут влиять температура, энергия возбуждающего света, а также химическое окружение, например, молекулы растворителя. Поэтому учёные стремятся управлять способностью материалов изменять цвет, варьируя условия окружения.

Исследователи синтезировали новые люминесцентные комплексы, в которых два иона металла (медь или серебро) соединены органическими молекулами (лигандами). В качестве лигандов авторы использовали пиразолат-анион и фосфорсодержащие соединения.

Химики получили такие комплексы методом кристаллизации из разных растворителей — толуола или дихлорметана. Молекулы дихлорметана встраивались в кристаллическую решётку, что привело к значительному сокращению расстояний между ионами металла в комплексах серебра и изменению их оптических свойств. Для меди этот эффект был слабее, а использование толуола для кристаллизации не вызывало структурных изменений ни в одном случае. 

Все исследуемые комплексы проявляли люминесценцию, цвет и интенсивность которой зависели от типа металла и растворителя. Медные комплексы испускали в жёлтой области спектра при использовании толуола или красной в окружении дихлорметана, а серебряные, — в зелёной при кристаллизации из толуола или синей при использовании дихлорметана. Наиболее эффективным оказался комплекс серебра, содержащий молекулы дихлорметана, который продемонстрировал квантовую эффективность (эффективность преобразования поглощённого света в собственное излучение), равную 27 %, что почти втрое выше значений для его аналога, полученного из толуола.

«Мы применили простой способ управления оптическими свойствами люминесцентных комплексов за счёт изменения условий кристаллизации. Полученные в ходе работы комплексы могут быть полезны при создании следующего поколения ярких и энергоэффективных LED-дисплеев для смартфонов и телевизоров. В дальнейшем мы планируем получить ряд комплексов меди и серебра другого состава и строения путем изменения соотношений реагентов. Кроме того, мы исследуем влияние природы растворителя на их люминесцентные свойства», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Арина Ольбрых, сотрудник лаборатории гидридов металлов ИНЭОС РАН.

Источник: пресс-служба РНФ.