Научно-технологическое развитие Российской Федерации

Ученые создали материал со световыми "антеннами" для визуализации микротрещин

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) разработали материал со световыми "антеннами", который можно применять для визуализации различных дефектов, микротрещин или для увеличения КПД солнечных панелей. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе ДВФУ.

"Материал на основе ионов европия (Eu, химический элемент III группы периодической системы элементов, редкоземельный металл) со световыми "антеннами" в виде специальных молекул усиленно поглощает и испускает свет. Он может стать основой широкого спектра других соединений-светопреобразователей. Некоторые из них можно применять, чтобы увеличить КПД солнечных панелей, другие - использовать в виде добавок к твердым материалам, чтобы визуально наблюдать места наибольшего напряжения материала при нагрузках, - например, определять с высокой точностью наличие микротрещин на крыльях самолетов или в других деталях", - говорится в сообщении.

Результаты получены благодаря развиваемому в ДВФУ и ДВО РАН методу молекулярного дизайна. На основе большой базы знаний исследователи создают теоретическую модель и вносят изменения в молекулу, чтобы поменять или улучшить ее свойства. Если они замечают в полученном "эскизе" что-то интересное, то проводят синтез и экспериментально подтверждают теоретическую модель. Соответствующая статья ученых из ДВФУ и Института химии ДВО РАН опубликована в журнале SpectrochimicaActa. В ней рассказывается об электронной структуре химических соединений на основе ионов европия.

"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 20 МБ, на одно вещество таких файлов приходится около пяти", - приводит пресс-служба слова одного из авторов исследования, сотрудника Центра фундаментального материаловедения ДВФУ и ДВО РАН Антона Шурыгина.

Один из интересных результатов, полученных 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", - пояснил ученый.

Работа с перспективными соединениями

Опираясь на разрабатываемый в ДВФУ и ДВО РАН подход, возможно точно и полно описать свойства и возможные области применения новых соединений и после этого провести их направленный синтез, что даст преимущество благодаря экономии времени, денег и сырья.

Ионы Eu (III) - самые "яркие", исследователи в шутку называют европий чемпионом люминесценции. При этом существуют еще 14 элементов-лантаноидов со свойствами, недоступными для европия, и наоборот. Например, в работе по результатам изучения комплекса нитратов, где менялся лишь центральный ион, отмечается, что такие ионы, как церий, неодим, эрбий и иттербий, меняли области применения комплекса. Так, нитрат церия можно применять как добавку, ускоряющую рост растения Anoectochilusroxburghii (драгоценных орхидей).

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






Источник

Подписка на новости и события
Введите ваш email