Цивилизация
Московские исследователи предложили новые материалы для источников инфракрасного излучения. В их основе лежит ион редкоземельного металла иттербия в органической «обертке» с фрагментами нафталина и атомами фтора. Соединение уже показало себя на практике: значение эффективности его фотолюминесценции достигло рекордных для подобных материалов 3,2%. Ученые уже сделали на его основе прототип органических светоизлучающих диодов (OLED). Разработка позволяет создавать изделия с применением традиционных технологий, но при этом повышает их качество. Результаты исследования опубликованы в журнале Dyes and Pigments. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
Фотолюминесценция — очень полезное свойство, поскольку позволяет конвертировать длины волн света из одной в другую. К этому способен, например, редкоземельный иттербий: его соединения могут «преобразовывать» падающий на них ультрафиолет в излучение ближней инфракрасной области. Он востребован как активный компонент лазеров и оптоволоконных устройств, но его ионы из-за своего строения не могут достаточно эффективно поглощать ультрафиолет.
Решением могут стать своего рода химические антенны и изоляторы, которые помогают лучше улавливать свет и не допускают рассеивания энергии соответственно. Именно такой подход применили сотрудники Физического института имени П. Н. Лебедева (Москва), Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана (Москва), Института элементоорганических соединений Российской Академии наук имени А. Н. Несмеянова (Москва), Института органической химии имени Н. Д. Зелинского (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова (Москва). Они решили завернуть ион иттербия в органическую «обертку». Атомы кислорода прочно связывались с элементом, фрагменты молекул нафталина хорошо поглощали ультрафиолетовый свет, а многочисленные атомы фтора защищали комплекс от энергопотерь.
Эффективность фотолюминесценции такого материала составила 3,2%, что является рекордом для других подобных соединений. Кроме того, оказалось, что он может излучать свет и при подаче электричества, что позволяет использовать его во множестве разных областей и устройств. Авторы решили проверить свою разработку в деле и создали на ее основе органические светодиоды (OLED). Получившиеся OLED испускали интенсивное свечение в ближнем ИК-диапазоне (980–1000 нм) также с высокой эффективностью.
«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», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Илья Тайдаков, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.