Научный прорыв, достигнутый российскими исследователями, открывает новые перспективы в области биомедицины и высоких технологий. Ученым удалось создать комплексы трехвалентного иона иттербия с органическими лигандами, которые обладают квантовой эффективностью свечения до 7% при облучении ультрафиолетом. Это вдвое превышает показатели известных аналогов, что делает разработку особенно значимой для практического применения.
Традиционно комплексы иттербия используются в медицинской диагностике, в частности, для визуализации тканей и обнаружения опухолей, а также в люминесцентной термометрии, где температура измеряется по интенсивности свечения материала. Однако их широкое применение сдерживалось низкой эффективностью преобразования энергии — большинство существующих соединений теряли значительную часть энергии, не превращая ее в полезное излучение.
Ключевой проблемой было так называемое тушение — процесс, при котором возбужденные ионы иттербия теряют энергию не в виде света, а в форме тепла. Ученые долгое время искали способы подавления этого эффекта, но существующие методы оказывались либо слишком сложными, либо дорогостоящими. Новое исследование предлагает более эффективный и доступный подход.
В ходе работы исследователи синтезировали комплексы, в которых в качестве лигандов использовались производные пиразолона — органического соединения, содержащего атомы углерода, азота и кислорода. Дополнительные лиганды, введенные в структуру комплексов, позволили не только улучшить передачу энергии, но и подавить процессы тушения.
Особенностью новых соединений стало то, что механизм передачи энергии в них оказался иным, чем в ранее изученных аналогах. Ученые установили, что ключевую роль играют состояния с переносом заряда, возникающие при возбуждении молекулы светом. Эти состояния формируются за счет перераспределения электронов между лигандами, что значительно повышает эффективность люминесценции.
Как отмечает Илья Тайдаков, доктор химических наук, заведующий лабораторией в ФИАН, данная работа меняет представление о способах создания высокоэффективных люминесцентных материалов на основе иттербия. Полученные комплексы перспективны для биовизуализации, микроскопии и термометрии. В дальнейшем ученые планируют углубить изучение механизмов передачи энергии в подобных соединениях, чтобы разрабатывать еще более эффективные материалы.
Ранее та же научная группа добилась успехов в повышении эффективности люминесценции соединений европия за счет введения атомов фтора. Эти наработки уже используются при создании люминесцентных маркеров и защитных меток. Новое открытие в области комплексов иттербия продолжает эту линию исследований, расширяя возможности применения редкоземельных элементов в науке и промышленности.
Ранее студенты РТУ МИРЭА создали AR-приложение, которое превращает снимки щитовидной железы в интерактивные 3D-модели.
