Российские ученые из Института элементоорганических соединений имени Несмеянова РАН и Физического института имени Лебедева РАН (Москва) совместно с коллегами из Института неорганической химии имени Николаева СО РАН (Новосибирск) продвинулись в управлении оптическими свойствами металлоорганических комплексов — они показали, что с помощью чередования растворителей можно «настроить» цвет излучения комплексов меди и серебра. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
В эксперименте изучались комплексы с атомами Cu и Ag, способные к люминесценции — к оптическому излучению после возбуждения. При этом выяснилось, что не только металл, но и растворитель существенно влияют на испускаемый спектр.
Так, комплексы меди при растворении в толуоле (ароматический углеводород из класса аренов с формулой C7H8) излучали в желтой области спектра, тогда как тот же комплекс в дихлорметане (CH2Cl2) светился красным. А комплексы серебра демонстрировали зеленое излучение при кристаллизации из толуола и синие — при растворении в дихлорметане.
По словам исследователей, данные результаты подчеркивают важность взаимодействия молекулы комплекса с окружением: растворитель корректирует энергетические уровни, влияет на состояние лиганда и металла, а значит — на длину волны люминесценции. Это открывает возможности для тонкой настройки цветовых характеристик материалов на основе металлокомплексов.
Практическое значение данного открытия может быть весьма широким. В оптоэлектронике, светодиодах, сенсорах порядка, дисплеях — оно предоставляет возможность управлять цветом не только с помощью состава материала, но и посредством подбора растворителя либо среды синтеза. Кроме того, такие эффекты могут быть полезны в фотонике или биомедицинских метках, где подвижное или контролируемое изменение цвета является преимуществом или служит индикатором.
В перспективе ученым предстоит изучить, какие именно структурные изменения возникают при замене растворителя: каким образом изменяются координационные окружения металла, какова роль растворитель-лиганда-ионного взаимодействия, как это влияет на нерадиативные переходы и потерю энергии. Также важно выяснить стабильность таких эффектов, возможные деградации при эксплуатации, влияние температуры, концентрации и других внешних факторов.
Работа российских исследователей демонстрирует, насколько тонко можно управлять оптическими свойствами материалов на уровне химического окружения — не только через изменение состава, но и через выбор среды. Это еще один шаг к созданию «умных» оптических систем и материалов, цвет и поведение которых можно задавать заранее.
Недавно мы сообщили, что в России создали технологию для удешевления OLED-экранов.
