Российские ученые разработали новый класс люминесцентной керамики, которая сочетает сразу несколько функций: преобразует невидимое излучение в видимый свет, выдерживает высокие нагрузки и проявляет выраженные бактерицидные свойства.
Работа выполнена исследователями из Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. В. В. Тананаева, Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного технологического института.
В основе материала — твердые растворы ниобатов-танталатов эрбия. Их синтезировали жидкофазным методом с последующим высокотемпературным спеканием при 1400 °C. Такой подход позволил получить керамику с контролируемой структурой и стабильными характеристиками.
Ключевая особенность материала — эффект ап-конверсии. В отличие от обычных люминофоров, он поглощает инфракрасное излучение и преобразует его в видимый свет — зеленый или красный. Это делает керамику перспективной для сенсоров, лазеров и оптоэлектроники.
Особый интерес вызвал состав с равным содержанием ниобия и тантала. В образце ErNb₀.₅Ta₀.₅O₄ ученые зафиксировали максимальную интенсивность свечения — выше, чем у чистых соединений. Такой эффект открывает возможности для создания чувствительных оптических датчиков, включая бесконтактные термометры.
Материал оказался не только функциональным, но и прочным. Например, керамика на основе чистого ниобата эрбия показала модуль Юнга около 297 ГПа — уровень, сопоставимый и даже превышающий некоторые марки стали. Это позволяет использовать ее в условиях высоких механических нагрузок.
Однако наиболее неожиданным результатом стало обнаружение бактерицидных свойств. В экспериментах керамика эффективно подавляла рост микроорганизмов, особенно при освещении. Под действием обычного света численность бактерий Micrococcus sp. сокращалась почти на 90%, тогда как в темноте эффект был значительно слабее.
Менее чувствительными оказались грамотрицательные бактерии, такие как Escherichia coli, однако и они демонстрировали заметное снижение активности. Ученые связывают это с особенностями структуры клеточных оболочек.
По мнению авторов, новый материал может найти применение в медицине, системах очистки воды, оптоэлектронике и промышленной диагностике. В частности, речь идет о создании антибактериальных покрытий, фотодинамической терапии и разработке устройств, работающих в агрессивных средах.
Ранее мы рассказывали об обнаружении «команды» бактерий для разложения биопластика
