В России научились управлять яркостью свечения молекулярных комплексов
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Материалы, способные светиться (люминесцировать) под действием внешнего излучения, широко используются в технике и медицине. Например, из них делают светодиоды для дисплеев телефонов и компьютеров, а также «метки» для отслеживания опухолей и транспортировки лекарств в живых тканях.
Перспективными люминесцентными материалами считаются комплексы лантаноидов — группы из 15 металлов, имеющих уникальную электронную оболочку, придающую большинству ионов лантаноидов характерный набор спектральных линий (спектр свечения). Однако эти элементы плохо поглощают свет, поэтому химики «пришивают» к ним органические молекулы (лиганды), которые улавливают энергию и передают ее металлу. При этом предсказать, насколько эффективным будет получившийся комплекс, очень сложно: даже небольшое изменение в строении лиганда может неожиданным образом повлиять на итоговое свечение. Поэтому ученые стремятся найти способ настраивать люминесценцию таких соединений.
Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва) синтезировали три новых органических лиганда для светящихся материалов. За основу авторы взяли известную органическую молекулу, содержащую кислород и фтор, а также ароматический фрагмент. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Химики усложнили этот молекулярный каркас, введя в него фрагменты с атомами кремния, германия или олова. Поскольку эти элементы гораздо тяжелее углерода, они могут усиливать спин-орбитальное взаимодействие — квантовый эффект, который частично снимает запреты на некоторые электронные переходы и облегчает перенос энергии к иону металла.
Ученые связали полученные лиганды с ионами европия — одного из лантаноидов. В результате получилось три новых комплекса, которые отличались друг от друга только тем, какой именно элемент — кремний, германий или олово — присутствовал в лиганде.
Авторы исследовали люминесцентные свойства полученных соединений при облучении ультрафиолетом, чтобы понять, как на свечение влияет замена одного элемента на другой. Среди трех новых соединений наиболее эффективная люминесценция наблюдалась у комплекса с кремнием: квантовый выход люминесценции (эффективность преобразования энергии ультрафиолета в собственное свечение) у него был в полтора раза выше, чему у комплекса с оловом. Это объясняется тем, что кремний, с одной стороны, усиливает поглощение света, а с другой — не запускает побочный механизм потери энергии, который возник в случае двух других более тяжелых атомов — германия и олова.
Алексей Ферулев в процессе измерения люминесцентных свойств новых комплексов / © Евгения Вараксина / Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН
Интересно, что комплекс с кремнием наиболее перспективен не только из-за яркого свечения, но и потому, что кремний считается более безопасным по сравнению с германием и оловом. Это позволит использовать новый комплекс в качестве светящейся метки для биомедицины — например, для наблюдения за движением клеток и доставкой лекарств в организме.
«Мы показали, что можно управлять эффективностью переноса энергии в молекуле и повысить яркость люминесценции материала, точечно изменяя структуру молекулы. Вместо синтеза большого числа похожих соединений достаточно заменить всего один атом, чтобы заметно повлиять на эффективность передачи энергии и свойства материала. В дальнейшем мы планируем изучить, как дополнительные модификации наиболее успешного комплекса с кремнием повлияют на его люминесцентные характеристики и удастся ли с их помощью создать еще более эффективные светящиеся материалы», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгения Вараксина, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Физического института имени П.Н. Лебедева РАН.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно