Обратимые структурные трансформации лабильных акванитратных комплексов РЗМ(III), стабилизированных в органической матрице

Соединения лантанидов (редкоземельных элементов) давно привлекают внимание благодаря своим уникальным оптическим свойствам и активно используются в промышленности. Они способны давать яркое и узкополосное свечение, что делает их ценными в производстве дисплеев, лазеров, систем защиты от подделок и даже в медицинской диагностике.

Нитратные комплексы лантаноидов отличаются простотой получения и важны в их разделении. Однако в водных растворах эти комплексы нестабильны (лабильны), а присутствие воды в координационной сфере иона металла, как правило, сильно ухудшает их характеристики люминесценции за счёт колебательного тушения связями O–H.

В работе проведён селективный синтез ряда акванитратных комплексных соединений РЗМ с крупным органическим катионом – протонированным N,N’-диоксидом 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана (odabco), содержащих либо одну, либо две молекулы воды на один ион металла. Несмотря на присутствие воды в координационной сфере, полученные соединения демонстрируют крайне высокие квантовые выходы люминесценции – до 40% для соединений на основе европия(III), что связано с вовлечением координированных молекул воды в водородные связи, снижающие частоту колебательного тушения. Благодаря фиксации в кристаллической «матрице», образованной крупными органическими катионами, обычно непрочные акванитратные комплексы стабилизированы и могут переходить друг в друга под влиянием молекул воды прямо в структуре кристаллов без её разрушения, что показано дифракционными методами и измерениями характеристик люминесценции. В результате, за счёт изменения содержания воды в системе, направленно достигается четырехкратное варьирование квантового выхода и двухкратное варьирование времени жизни красной фосфоресценции кристаллов.

Результаты представляют интерес для приготовления простых составов с высокоэффективной люминесценцией на основе лантаноидов, а также для обнаружения следов воды и создания «умных» материалов с переключаемыми характеристиками люминесценции.

Выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, проект № 125020401317-8.

Результаты работы опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.

Источник: Пресс –служба ИНХ СО РАН