«Сотрудники Уральского федерального университета получили образцы порошков и керамики фосфата иттрия (YPO4). После “зарядки” рентгеном это соединение излучает ультрафиолет в течение длительного времени, обеззараживая поверхности. Новые люминофоры являются востребованными в светодиодах, медицинских приборах и системах безопасности, где до сих пор используются устаревшие или менее эффективные технологии», — рассказали там.
Экспериментальные образцы нового люминофора демонстрируют длительность свечения порядка 40 минут — этот показатель считается рекордом. Физики отмечают, что подобные исследования проводились в Китае, где удалось достичь лишь 15 минут свечения, а в Европе и Америке изучение люминофоров сконцентрировано лишь на видимой части спектра. Кроме того, новое соединение имеет обширную область практического применения — его излучение на 70% эффективнее ближнего и среднего ультрафиолета, благодаря чему оно способно убить 99,9% бактерий.
Бактерицидные свойства фосфата иттрия могут использоваться для обеззараживания различных жидкостей и поверхностей: новое вещество способно заменить ртутные ультрафиолетовые лампы. «Мы в процессе приближения к взаимодействию с медиками, для начала хотим поработать с ветеринарами. Например, если покрыть имплант слоем нашей керамики, то после облучения рентгеном он будет обеззаражен, и этот эффект будет продолжаться за счет люминесценции даже после установки импланта и закрытия его тканью организма. Это позволит убить попавшие из внешней среды бактерии и исключить возможность воспалительного процесса», — отметила старший научный сотрудник лаборатории «Физика функциональных материалов углеродной микро- и оптоэлектроники» УрФУ Юлия Кузнецова.
Ученые планируют продолжать исследование
Для теоретической поддержки экспериментальных исследований научная группа создала молекулярно-динамическую модель кристалла YPO4, позволяющую рассчитывать характеристики дефектов основной кристаллической решетки, и предложила необходимые потенциалы взаимодействия атомов друг с другом. «Мы усложняем модель кристалла, введя возможность динамического перетекания зарядов в кристаллической решетке материала. Это принципиальный момент — оказалось, что для фосфата иттрия можно предложить совсем немного вариантов такого взаимодействия. Наше исследование практически подтвердило, что на текущий момент в мире не существует ни одного лучшего набора потенциалов, чем рассчитанное и предложенное нами», — пояснил один из главных авторов работы, старший научный сотрудник кафедры технической физики УрФУ Кирилл Некрасов.
Ученые планируют моделирование кристалла YPO4 с включением активаторных примесей, также следующим этапом исследования станет модификация структуры YPO, и новый цикл опытного производства. Главная цель — добиться нескольких часов свечения в ультрафиолетовом излучении дальнего спектра, что пока не удавалось ни одной научной команде. Работа ученых поддержана грантом Российского научного фонда (проект № 24−72−00066) и опубликована в журнале по кристаллографии Crystals и в журнале по люминесценции Journal of Luminescence.