СМИ о нас

Астрономы из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) открыли в нашей Галактике больше 40 новых объектов, которые относятся к редкой и малоисследованной разновидности пульсаров — к классу вращающихся радиотранзиентов (RRAT), которые большую часть времени «молчат», но иногда испускают сверхмощные импульсы. Ученые полагают, что открытие новых радиотранзиентов поможет больше узнать об их происхождении. Статья с информацией об открытии первой порции объектов — пяти радиотранзиентов — опубликована в журнале Astronomy Reports и выложена в открытом доступе на сервере препринтов arXiv.org.

Первые радиопульсары — источники строго периодического излучения в радиодиапазоне — были открыты в конце 1960-х годов, сегодня в каталоги занесены больше трех тысяч таких объектов с самыми разными характеристиками. Большинство пульсаров — это быстровращающиеся нейтронные звезды, чье мощное радиоизлучение, исходящее от магнитных полюсов, со строгой периодичностью попадает в земные радиотелескопы. Но среди пульсаров есть и экзотические разновидности, некоторые из них, например, излучают не в радио-, а в рентгеновском диапазоне, некоторые, как полагают ученые, могут быть не нейтронными звездами, а белыми карликами. Наконец среди пульсаров оказались объекты, которые по каким-то причинам «пропускают» большую часть сигналов и выдают мощные импульсы только время от времени.

Вращающиеся радиотранзиенты (Rotating Radio Transients — RRATs) открыли в 2006 году австралийские астрономы, работавшие на обсерватории Паркса. В какой-то момент они столкнулись с проблемой — они изучили все доступные им участки неба, собрали большой объем данных, но стандартные методы, с помощью которых можно было обнаружить в полученных данных пульсары, уже не давали новых находок.

Тогда они решили попробовать поискать в накопившемся архиве новым методом — по отдельным сильным импульсам. У ученых к тому моменту были данные, что некоторые пульсары по неизвестным причинам «пропускают» импульсы — то есть эти импульсы оказываются тише, чем фоновый галактический шум. Австралийцы «складывали» запись сигналов от определенных участков за большой интервал времени, а затем следили, не появится ли пик от накопленных «тихих» сигналов, свидетельствующий о том, что это все-таки пульсар.

Так удавалось обнаруживать «пульсары с нулингами», у которых среди слабого периодического излучения время от времени происходят мощные вспышки излучения, которые могут быть в тысячи раз сильнее обычных импульсов. Однако австралийские ученые неожиданно для себя нашли еще более странные объекты, у которых отдельные сверхмощные импульсы есть, а периодическое излучение, даже слабое, обнаружить не удается — 90-99 процентов импульсов у них было пропущено. Чтобы выделить их среди пульсаров, астрономы дали им название «вращающиеся радиотранзиенты». В 2006 году в данных обсерватории Паркса были обнаружены 11 таких объектов с нерегулярными вспышками длительностью от 2 до 30 миллисекунд на частоте 1,4 гигагерца.

С этого момента астрономы начали охоту за этими объектами в надежде, что удастся понять их природу. Но поиск оказался непростой задачей. Как искать то, что излучает очень редко, и вы не знаете, в какой момент оно излучит этот импульс? Остается только направить телескоп на небо, пытаясь охватить как можно большую площадь, и надеяться, что вы зафиксируете вспышку. Но для этого нужен очень чувствительный радиотелескоп.

«Мы проводили наблюдения на телескопе БСА (Большая Сканирующая Антенна), расположенном в Пущинской радиоастрономической обсерватории. Этот телескоп был сконструирован в начале 1970-х годов, и у него есть одно гигантское достоинство — у него очень большая площадь, больше семи гектаров. Он представляет собой плоское поле с проводами и диполями, их 16 384 штуки. Это гигантское поле обеспечивает гигантскую чувствительность», — говорит соавтор исследования, директор Пущинской радиоастрономической обсерватории ФИАНа, доктор физико-математических наук Сергей Тюльбашев.

Телескоп БСА, двигаясь вместе с вращающейся Землей, сканирует небо в поисках источников радиоизлучения. Его поле зрения разбито на 128 участков, которые он способен видеть одновременно. Если использовать аналогию с фотоаппаратом, можно сказать, что его полоса сканирования имеет разрешение в 128 «пикселей». Астрономы говорят, что радиотелескоп имеет 128 «лучей». Наблюдения велись непрерывно с 2014 по 2018 год. Например, в период с 1 по 28 сентября 2015 года было обнаружено 54 пульсирующих источника, 47 из них — известные пульсары, пять — новые источники, а два — ранее обнаруженные радиотранзиенты.

Новые объекты получили названия J0319+1341, J0641+0744, J1329+1344, J1336+3346 и J1556+0110. Впоследствии к ним присоединились еще несколько десятков пущинских находок.

«Надо заметить, что этих объектов на данный момент в мире обнаружено примерно сотня (некоторые источники в разных каталогах классифицируются по-разному). А в Пущино найдено примерно 45. То есть минимум треть всех радиотранзиентов в мире обнаружена в Пущино», — говорит Сергей Тюльбашев.

Ученые предполагают, что, как и в случае пульсара, источником импульсов от вращающихся радиотранзиентов является нейтронная звезда. Однако пока непонятно, почему они излучают нерегулярно. У ученых есть две основных гипотезы. Первая гипотеза, под которую подходят многие вращающиеся радиотранзиенты, заключается в том, что такие объекты — это пульсары с нулингами, у которых нулинги очень длинные.

«Пульсары с нулингами — это пульсары с пропущенными импульсами. А все остальные импульсы выглядят совершенно нормально и показывают свойства как у обычного пульсара. Ничего в них особенного нет. Но по каким-то причинам отдельные импульсы отсутствуют. Считается, что пульсар имеет сильный нулинг, когда у него пропущено 10-30 процентов импульсов. А в случае с вращающимися радиотранзиентами пропущено 99 процентов импульсов, то есть теоретически можно предположить, что это пульсар с очень длинным нулингом», — говорит Сергей Тюльбашев.

Вторая гипотеза предполагает, что радиотранзиенты — это пульсары со сверхмощными вспышками, большая часть импульсов которых настолько слабая, что теряется в общем фоновом шуме, и у современных телескопов не хватает чувствительности, чтобы их уловить. Но при этом ученые могут засечь редкие сверхмощные вспышки от таких пульсаров.

Ученые полагают, что наиболее предпочтительные частоты для поиска радиотранзиентов располагаются в диапазоне от 400 до 800 мегагерц. Но на таких частотах работает только один радиотелескоп в Канаде. Кроме того, ученым приходится придумывать методы борьбы с помехами от радаров аэродромов, из-за которых они улавливают много ложных объектов. В дальнейшем ученые планируют открыть в сотни раз больше радиотранзиентов, что поможет разгадать тайну их поведения.

«Распределение радиотранзиентов по расстоянию от плоскости Галактики не совпадает с распределением пульсаров. То есть как будто это объекты другого класса. С одной стороны, это могут быть нейтронные звезды, но, возможно, они образовывались другим путем — не путем взрыва сверхновых звезд, как возникают обычные пульсары. Большая часть сверхновых находится в плоскости Галактики. И поэтому почти все пульсары сконцентрированы там же. Над плоскостью Галактики поднимается их очень немного. Но, с другой стороны, и радиотранзиентов пока известно мало. Поэтому рано говорить о какой-либо статистике. Когда мы обнаружим много RRATов, надо будет все еще раз перепроверять очень аккуратно. И смотреть с точки зрения методики, нет ли каких-либо вещей, которые могли исказить статистику», — говорит Сергей Тюльбашев.

Источник информации и фото: ФИАН
Наталья Сафронова

https://scientificrussia.ru/articles/astronomy-fian-otkryli-bolse-40-haoticnyh-radiopulsarov

Фото: © Staff Sgt. Dylan Murakami / Keystone Press Agency / Global Look Press

С помощью радиотелескопа с большой фазированной решеткой (БФА) Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО) в России астрономы обнаружили семь новых пульсаров и определили их основные параметры.

Пульсары — это сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звезды, испускающие пучок электромагнитного излучения. Обычно они обнаруживаются в виде коротких вспышек радиоизлучения, однако некоторые из них также наблюдаются с помощью оптических, рентгеновских и гамма-телескопов.

Теперь группа российских астрономов во главе с Сергеем Тюльбашевым из ПРАО сообщает об обнаружении семи новых пульсаров. Открытие было сделано с помощью LPA в рамках ежедневного обзора неба, проводимого в тестовом режиме, охватывающего полный день по прямому восхождению и 50 градусов по склонению. Новые пульсары были обнаружены на частоте 111 МГц. Поиск пульсара начат на радиотелескопе ЛПА ФИАН на частоте 111 МГц.

Всего астрономы наблюдали 34 пульсара, и оказалось, что семь из них идентифицированы впервые. Новооткрытые источники имеют периоды вращения от 0,82 до 2,09 с, а их меры дисперсии находятся в диапазоне 15–90 пк/см3. Пульсары имеют полуширину среднего профиля в пределах от 20 до 400 миллисекунд.

Было отмечено, что до сих пор параметры только пяти новых пульсаров (а именно J0146+3104, J0220+3622, J0421+3240, J1242+3938 и J1721+3524) были подтверждены последующими наблюдениями с LPA. Два пульсара, обозначенные как J0220+3622 и J0421+3240, имеют широкие средние профили и поэтому требуют дальнейшего наблюдения.

Исследователи отметили, что их открытие демонстрирует, насколько полезен LPA в поиске новых пульсаров. Они подчеркивают его большую эффективную площадь, а значит, и высокую чувствительность, возможность одновременного наблюдения во многих лучах, а также возможность ежедневного мониторинга.

«Поиск пульсаров в данных суточного мониторинга на LPA LPI особенно выгоден для обнаружения редких объектов: вспыхивающих пульсаров, у которых длительные периоды относительного покоя сменяются значительным увеличением наблюдаемой плотности потока, пульсаров RRAT [вращающегося радио переходный] тип, пульсары типа Геминга, пульсары с обнулением, пульсары с гигантскими импульсами», — пояснили авторы исследования.

Астрономы ожидают, что дальнейшие наблюдения LPA и обработка недавно собранных данных приведут к обнаружению как минимум нескольких десятков новых пульсаров. В частности, они надеются найти больше новых близких пульсаров, которые за счет межзвездных мерцаний могут существенно менять наблюдаемую плотность потока изо дня в день, а также пульсары с очень крутыми спектрами.

Загудалина Диана

https://csn-tv.ru/posts/id109936-astronomy-otkryli-sem-novykh-pulsarov-v-mlechnom-puti

Российские астрономы открыли в Млечном Пути пять ранее неизвестных нейтронных звезд-пульсаров, чьи радиовспышки носят хаотический, а не периодический характер. Об этом в среду сообщила пресс-служба Физического института РАН (ФИАН).

"На данный момент было обнаружено около ста подобных объектов. Всего телескоп БСА в Пущинской радиоастрономической обсерватории обнаружил 45 подобных источников радиоволн. Иными словами, минимум треть всех радиотранзиентов в мире была обнаружена в Пущино", - заявил директор Пущинской радиоастрономической обсерватории ФИАН Сергей Тюльбашев, чьи слова приводит пресс-служба института.

Пульсары - вид нейтронных звезд, остатков взорвавшихся сверхновых, от полюсов которых исходят узкие пучки радиоволн и других форм электромагнитного излучения. Обычно "новорожденные" пульсары вращаются очень быстро, однако постепенно они замедляются, расходуя на излучение энергию вращения.

Несмотря на то, что ученые сегодня знают о существовании многих тысяч пульсаров как в пределах Млечного Пути, так и в соседних галактиках, многие их свойства, в том числе структура и свойства их материи, а также механизм рождения радиовспышек у их полюсов остаются загадкой для астрофизиков.

Поиски редких пульсаров

Тюльбашев и его коллеги уже длительное время изучают очень редкую и слабо изученную разновидность пульсаров, периодичность вспышек которых сильно нарушена или в принципе отсутствует. За последние 15 лет астрономы открыли несколько десятков подобных объектов в разных регионах Галактики, что породило большой интерес к природе этих пульсаров.

"Мы проводили наблюдения на телескопе БСА, Большая Сканирующая Антенна, расположенном в Пущинской радиоастрономической обсерватории. Этот телескоп был сконструирован в начале 1970-х годов, и у него есть одно гигантское достоинство - у него очень большая площадь, больше семи гектаров. Это гигантское поле обеспечивает гигантскую чувствительность", - пояснил Тюльбашев.

Эти наблюдения, как отмечает ученый, были начаты в 2014 году, и они непрерывно велись на протяжении четырех лет. В ходе этих замеров астрономы обнаружили свидетельства существования сразу пяти ранее неизвестных "хаотических" пульсаров, что расширило общее число подобных объектов, открытых на БСА, до 45 нейтронных звезд с нарушенной периодичностью вспышек.

Новые пульсары обнаружили внутри диска Галактики в созвездиях Единорога, Девы, Овна, Волос Вероники и Змеи. Последующие наблюдения за этими объектами помогут астрономам понять, что именно порождает хаотическую природу радиосигналов этих нейтронных звезд - высокий уровень фонового шума, заглушающий большинство порождаемых ими импульсов, или же реальное отсутствие большей части вспышек.

https://nauka.tass.ru/nauka/15608569

Wikimedia Commons

Российские астрономы открыли больше 40 новых объектов, относящихся к малоизвестной категории «хаотичных» радиопульсаров. Статья об этом опубликована в Astronomy Reports.

Пульсар — это космический источник излучения, которое достигает Земли в виде дискретных импульсов. Астрономы считают, что такие сигналы производят быстро вращающиеся нейтронные звезды с мощным магнитным полем, которое позволяет испускать лишь узкий луч. Пульсары излучают в разных диапазонах, и радиопульсары считаются одним из классов этих объектов.

Сергей Тюльбашев из Физического института Академии Наук и его коллеги исследовали необычный подкласс радиопульсаров, которые чередуют периоды долгого «молчания» с мощными импульсами. Наблюдение было проведено с помощью Большой Сканирующей Антенны Пулковской обсерватории, ее разрешение примерно равно 128 «пикселям».

Наблюдения велись непрерывно с 2014 по 2018 год. Например, в период с 1 по 28 сентября 2015 года было обнаружено 54 пульсирующих источника, 47 из них — известные пульсары, пять — новые источники, а два — ранее обнаруженные радиотранзиенты. Новые объекты получили названия J0319+1341, J0641+0744, J1329+1344, J1336+3346 и J1556+0110. Впоследствии к ним присоединились еще несколько десятков пущинских находок.

Всего в мире известно около сотни таких объектов, и российское открытие существенно увеличило это число. Чем больше подобных источников будет известно астрономам, тем быстрее они смогут разгадать тайну «хаотичного» поведения пульсаров.

Александр Гвоздев

https://www.gazeta.ru/science/news/2022/08/31/18454058.shtml

Астрономы из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) открыли в нашей Галактике больше 40 новых объектов, которые относятся к редкой и малоисследованной разновидности пульсаров —  к классу вращающихся радиотранзиентов (RRAT), которые большую часть времени «молчат», но иногда испускают сверхмощные импульсы. Ученые полагают, что открытие новых радиотранзиентов поможет больше узнать об их происхождении. Статья с информацией об открытии первой порции объектов — пяти радиотранзиентов — опубликована в журнале Astronomy Reports и выложена в открытом доступе на сервере препринтов arXiv.org.

Первые радиопульсары — источники строго периодического излучения в радиодиапазоне — были открыты в конце 1960-х годов, сегодня в каталоги занесены больше трех тысяч таких объектов с самыми разными характеристиками. Большинство пульсаров — это быстровращающиеся нейтронные звезды, чье мощное радиоизлучение, исходящее от магнитных полюсов, со строгой периодичностьюнаук попадает в земные радиотелескопы. Но среди пульсаров есть и экзотические разновидности, некоторые из них, например, излучают не в радио-, а в рентгеновском диапазоне, некоторые, как полагают ученые, могут быть не нейтронными звездами, а белыми карликами. Наконец среди пульсаров оказались объекты, которые по каким-то причинам «пропускают» большую часть сигналов, и выдают мощные импульсы только время от времени.

Вращающиеся радиотранзиенты (Rotating Radio Transients — RRATs) открыли в 2006 году австралийские астрономы, работавшие на обсерватории Паркса. В какой-то момент они столкнулись с проблемой — они изучили все доступные им участки неба, собрали большой объем данных, но стандартные методы, с помощью которых можно было обнаружить в полученных данных пульсары, уже не давали новых находок.

Тогда они решили попробовать поискать в накопившемся архиве новым методом — по отдельным сильным импульсам. У ученых к тому моменту были данные, что некоторые пульсары по неизвестным причинам «пропускают» импульсы — то есть эти импульсы оказываются тише, чем фоновый галактический шум. Австралийцы «складывали» запись сигналов от определенных участков за большой интервал времени, а затем следили, не появится ли пик от накопленных «тихих» сигналов, свидетельствующий о том, что это все-таки пульсар.

Так удавалось обнаруживать «пульсары с нулингами», у которых среди слабого периодического излучения время от времени происходят мощные вспышки излучения, которые могут быть в тысячи раз сильнее обычных импульсов. Однако австралийские ученые неожиданно для себя нашли еще более странные объекты, у которых отдельные сверхмощные импульсы есть, а периодическое излучение, даже слабое, обнаружить не удается — 90-99 процентов импульсов у них было пропущено. Чтобы выделить их среди пульсаров, астрономы дали им название «вращающиеся радиотранзиенты». В 2006 году в данных обсерватории Паркса были обнаружены 11 таких объектов с нерегулярными вспышками длительностью от 2 до 30 миллисекунд на частоте 1,4 гигагерца.

С этого момента астрономы начали охоту за этими объектами в надежде, что удастся понять их природу. Но поиск оказался непростой задачей. Как искать то, что излучает очень редко, и вы не знаете, в какой момент оно излучит этот импульс? Остается только направить телескоп на небо, пытаясь охватить как можно большую площадь, и надеяться, что вы зафиксируете вспышку. Но для этого нужен очень чувствительный радиотелескоп. 

«Мы проводили наблюдения на телескопе БСА (Большая Сканирующая Антенна), расположенном в Пущинской радиоастрономической обсерватории. Этот телескоп был сконструирован в начале 1970-х годов, и у него есть одно гигантское достоинство — у него очень большая площадь, больше семи гектаров. Он представляет собой плоское поле с проводами и диполями, их 16 384 штуки. Это гигантское поле обеспечивает гигантскую чувствительность», — говорит соавтор исследования, директор Пущинской радиоастрономической обсерватории ФИАНа, доктор физико-математических наук Сергей Тюльбашев.

Телескоп БСА, двигаясь вместе с вращающейся Землей, сканирует небо в поисках источников радиоизлучения. Его поле зрения разбито на 128 участков, которые он способен видеть одновременно. Если использовать аналогию с фотоаппаратом, можно сказать, что его полоса сканирования имеет разрешение в 128 «пикселей». Астрономы говорят, что радиотелескоп имеет 128 «лучей». Наблюдения велись непрерывно с 2014 по 2018 год. Например, в период с 1 по 28 сентября 2015 года было обнаружено 54 пульсирующих источника, 47 из них — известные пульсары, пять — новые источники, а два — ранее обнаруженные радиотранзиенты.

Новые объекты получили названия J0319+1341, J0641+0744, J1329+1344, J1336+3346 и J1556+0110. Впоследствии к ним присоединились еще несколько десятков пущинских находок.

«Надо заметить, что этих объектов на данный момент в мире обнаружено примерно сотня (некоторые источники в разных каталогах классифицируются по-разному). А в Пущино найдено примерно 45. То есть минимум треть всех радиотранзиентов в мире обнаружена в Пущино», — говорит Сергей Тюльбашев.

Ученые предполагают, что как и в случае пульсара источником импульсов от вращающихся радиотранзиентов является нейтронная звезда. Однако пока непонятно, почему они излучают нерегулярно. У ученых есть две основных гипотезы. Первая гипотеза, под которую подходят многие вращающиеся радиотранзиенты, заключается в том, что такие объекты — это пульсары с нулингами, у которых нулинги очень длинные.

«Пульсары с нулингами — это пульсары с пропущенными импульсами. А все остальные импульсы выглядят совершенно нормально и показывают свойства как у обычного пульсара. Ничего в них особенного нет. Но по каким-то причинам отдельные импульсы отсутствуют. Считается, что пульсар имеет сильный нулинг, когда у него пропущено 10-30 процентов импульсов. А в случае с вращающимися радиотранзиентами пропущено 99 процентов импульсов, то есть теоретически можно предположить, что это пульсар с очень длинным нулингом», — говорит Сергей Тюльбашев.

Вторая гипотеза предполагает, что радиотранзиенты — это пульсары со сверхмощными вспышками, большая часть импульсов которых настолько слабая, что теряется в общем фоновом шуме, и у современных телескопов не хватает чувствительности, чтобы их уловить. Но при этом ученые могут засечь редкие сверхмощные вспышки от таких пульсаров.

Ученые полагают, что наиболее предпочтительные частоты для поиска радиотранзиентов располагаются в диапазоне от 400 до 800 мегагерц. Но на таких частотах работает только один радиотелескоп в Канаде. Кроме того, ученым приходится придумывать методы борьбы с помехами от радаров аэродромов, из-за которых они улавливают много ложных объектов. В дальнейшем ученые планируют открыть в сотни раз больше радиотранзиентов, что поможет разгадать тайну их поведения.

«Распределение радиотранзиентов по расстоянию от плоскости Галактики не совпадает с распределением пульсаров. То есть, как будто это объекты другого класса. С одной стороны, это могут быть нейтронные звезды, но возможно они образовывались другим путем — не путем взрыва сверхновых звезд, как возникают обычные пульсары. Большая часть сверхновых находятся в плоскости Галактики. И поэтому почти все пульсары сконцентрированы там же. Над плоскостью Галактики поднимается их очень немного. Но, с другой стороны, и радиотранзиентов пока известно мало. Поэтому рано говорить о какой-либо статистике. Когда мы обнаружим много RRATов, надо будет все еще раз перепроверять очень аккуратно. И смотреть с точки зрения методики, нет ли каких-либо вещей, которые могли исказить статистику», — говорит Сергей Тюльбашев.

Источник: ФИАН

https://www.atomic-energy.ru/news/2022/08/31/127672

https://strana-rosatom.ru/

Указ Президента о праздновании столетия со дня рождения Н.Г. Басова

Глава государства подписал Указ «О праздновании 100-летия со дня рождения Н.Г. Басова».

Учитывая значительный вклад Н.Г. Басова в отечественную и мировую науку и в связи с исполняющимся в 2022 году 100-летием со дня его рождения, постановляю:

1. Принять предложение Правительства Российской Федерации о праздновании в 2022 году 100-летия со дня рождения Н.Г. Басова.

2. Правительству Российской Федерации:

а) в месячный срок:

образовать организационный комитет по подготовке и проведению празднования 100-летия со дня рождения Н.Г. Басова и утвердить его состав;

обеспечить разработку и утверждение плана основных мероприятий по подготовке и проведению празднования 100-летия со дня рождения Н.Г. Басова;

б) учредить начиная с 2023 года пять персональных стипендий имени Н.Г. Басова для аспирантов федерального государственного бюджетного учреждения науки Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук и определить порядок назначения этих стипендий.

3. Рекомендовать органам государственной власти субъектов Российской Федерации, общественным объединениям, заинтересованным научным и образовательным организациям принять участие в подготовке и проведении мероприятий, посвященных празднованию 100-летия со дня рождения Н.Г. Басова.

4. Настоящий Указ вступает в силу со дня его подписания.

Москва, Кремль 18 августа 2022 года №562

http://www.kremlin.ru/acts/news/69181

Он создан из соединений металлов и органических молекул, меняющих цвет свечения.

Вещество, которое, словно хамелеон, меняет цвет свечения в зависимости от температуры создали российские учёные при помощи коллег  совместно с коллегами  Франции и Португалии. Оно может пригодится для измерения температуры за бортом космической станции.

ФОТО: GLOBAL LOOK PRESS

Соединения, состоящие из ионов лантаноидов (элементы с атомными номерами с 57 по 71 в периодической таблице Д. И. Менделеева) и различных органических молекул обладают разными практически полезными свойствами и находят широчайшее применение в современной технике и технологии. 

Например, они применяются при получении полимеров в качестве катализаторов, для изготовления люминесцентных материалов, в микроэлектронике и во многих других областях.

При создании люминесцирующих материалов органические молекулы играют ключевую роль, поскольку позволяют соединению в десятки тысяч раз эффективнее поглощать ультрафиолет и полученную энергию переводить в люминесцентное свечение.

Исследователи из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова, Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), МГУ и Нижегородского института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева, в сотрудничестве с западными коллегами разработали новый эффективный люминесцентный материал для измерения температуры в труднодоступных местах.

Как сообщил «МК» ведущий научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН, доктор химических наук Илья Тайдаков, речь идет о серии веществ, состоящих из ионов металлов европия, тербия и диспрозия, а также специально подобранных органических молекул.

Самое интересное явление обнаружилось при изучении комплексов, содержащих сразу два иона — тербия и европия. Оказалось, что при охлаждении цвет люминесценции меняется от красного до зеленого, причем по соотношению интенсивности линий в спектре можно довольно точно определять температуру. Новый материал дает возможность точно определять температуру поверхности в очень низком диапазоне: от 130 до 220 кельвинов, то есть от -143 до -53 градусов по Цельсию. Преимущество этого способа в том, что для измерения можно использовать маленькое количество вещества, даже одну небольшую частицу. Его можно поместить на поверхность и оптическим образом определять температуру по изменению спектра люминесцентного свечения. Зеленое свечение соответствует низким температурам, красное – высоким.

Такой «цветовой термометр» можно использовать для бесконтактного определения температуры, когда применение стандартных датчиков по какой-то причине невозможно, или там, куда ограничен доступ человека. К примеру, на внешней стороне космической станции. Для этого достаточно нанести смесь на поверхность, подсветить ультрафиолетом и использовать спектрометр для очень точного определения температуры по спектру излучаемого свечения.

Авторы: Наталья Веденеева

https://www.mk.ru/science/2022/08/18/rossiyskie-uchenye-predlozhili-cvetovoy-termometrporoshok.html

Ученые создали из ионов металлов-лантаноидов — европия, тербия и диспрозия — и специально подобранных органических молекул-лигандов «термометры»: они меняют цвет люминесцентного свечения в зависимости от температуры. Порошок из такого материала можно наносить на любые поверхности и использовать для дистанционного измерения низких температур в труднодоступных условиях, например в вакууме.

Фото: Анатолий Жданов / Коммерсантъ

«Наши коллеги-химики синтезировали новые химические соединения, состоящие из ионов редкоземельных элементов из группы лантаноидов, к которому присоединены органические “лепестки” — лиганды на основе сложных органических молекул, содержащих атомы азота. Изначально предполагалось, что форма образующейся молекулы в виде трехлопастного пропеллера может привести к появлению интересных магнитных, люминесцентных и других физических свойств. Соавторы из ФИАНа исследовали их люминесценцию, то есть способность светиться в видимом диапазоне под действием ультрафиолета. Оказалось, что некоторые из полученных молекул, содержащие одновременно два разных иона лантаноида, значительно меняют цвет люминесценции при изменении температуры. То есть по цвету излучения частицы такого материала можно измерять температуру объектов, на которых она находится», — объясняет ведущий научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН, доктор химических наук Илья Тайдаков.

Лантаноидами называют химические элементы с атомными номерами с 57 по 71, относящиеся к группе редкоземельных металлов. Обычно их располагают в «подвале» Периодической системы Д. И. Менделеева. Всех их объединяет наличие 4f-электронной оболочки, на которой могут располагаться не более 14 электронов. Таким образом, существует 14 лантаноидов — начинается ряд лантаном, у которого 4f-электронной оболочка не заполнена, и оканчивается лютецием, содержащего все 14 электронов. У промежуточных членов ряда 4f-оболочка заполнена частично, поэтому внутри ее возможны переходы электронов между различными электронными подуровнями. Такие переходы и отвечают за люминесценцию ионов под действием различных энергетических факторов.

В последние годы ученые активно исследуют соединения различных органических молекул с ионами лантаноидов. В зависимости от типа присоединенных органических молекул (химики называют их лигандами) полученные координационные соединения могут обладать разнообразными практически полезными свойствами. Например, они используются в качестве катализаторов при производстве полимеров, в качестве люминесцентных материалов.

Органические лиганды способны многократно усиливать интенсивность люминесценции ионов лантаноидов. Это явление называют «антенным эффектом» — органическая молекула, как антенна, поглощает падающее ультрафиолетовое излучение и передает его на центральный ион лантаноида.

Собственная интенсивность люминесценции ионов лантаноидов невелика, поскольку свободные ионы слабо поглощают падающий свет, и для эффективного возбуждения их требуется большая мощность светового потока (как это происходит в лазерах). Органические лиганды же могут поглощать падающий свет в 10–100 тыс. раз эффективнее, чем свободный ион лантаноида, поэтому комплекс может являться очень эффективным люминофором.

Российские ученые синтезировали координационные соединения, состоящие из ионов европия, тербия или диспрозия и органической «обвязки» вокруг них из сложных гетероциклических молекул — бис-имидазолилпиридинов. Из-за наличия в их структуре большого числа атомов азота они эффективно связываются с ионами лантаноидов.

Полученные соединения оказались устойчивы в присутствии кислорода, то есть они могут храниться на открытом воздухе в течение длительного времени. Кроме того, они растворимы в обычных органических растворителях. Все синтезированные соединения обладали яркой люминесценцией при облучении УФ-светом, характерной для конкретного иона лантаноида: красной — у комплекса европия, зеленой — у комплекса тербия и желтой — у соединения диспрозия. При охлаждении образцов люминесценция ожидаемо усиливалась.

Однако самое интересное явление обнаружилось при изучении комплексов, содержащих сразу два иона — тербия и европия. При определенном соотношении ионов оказалось, что при охлаждении цвет люминесценции меняется от красного до зеленого, причем по соотношению интенсивности линий в спектре можно довольно точно определять температуру.

«В итоге нам удалось экспериментально измерить чувствительность такого температурного перехода — она оказалась разной в разных температурных диапазонах, но в оптимальном температурном диапазоне она составляет 6,6 процента на кельвин, что является рекордно высокой чувствительностью для такого рода соединений. Наши коллеги из Португалии и Франции смогли построить подробную теоретическую модель, описывающую передачу энергии в такой системе в зависимости от температуры. И оказалось, что расчетные данные и данные эксперимента совпадают очень неплохо», говорит Илья Тайдаков.

Криогенная термометрия востребована в самых разных областях: от машиностроения до авиационной и космической промышленности. Обычно для нее используют датчики на основе резисторов, диодов или термопар. Однако они имеют относительно большой размер и требуют физического контакта как с объектом измерения, так и с измерительным прибором. Разработка оптических датчиков, способных дистанционно и локально измерять температуру, поможет решить эти проблемы.

«Частицы подобных комплексов можно использовать для бесконтактного определения температуры, когда применение стандартных датчиков по какой-то причине невозможно. Пока, к сожалению, наш термометр хорошо работает только в очень низком температурном диапазоне между — от 130 до 220 кельвинов. Но преимущество в том, что для измерения можно использовать очень небольшое количество вещества, даже одну маленькую частицу. Его можно приклеить или поместить на поверхность и потом оптическим образом определять температуру по изменению спектра свечения», — констатирует Илья Тайдаков.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда

Использованы материалы статьи «Employing Three-blade Propeller Lanthanide Complexes as Molecular Luminescent Thermometers: Study of Temperature Sensing through a Concerted Experimental/Theory Approach»; Dmitry M. Lyubov, Albano N. Carneiro Neto, Ahmad Fayoumi, Konstantin A. Lyssenko, Vladislav M. Korshunov, Ilya V. Taydakov, Fabrice Salles, Yannick Guari, Joulia Larionova, Luis D. Carlos, Jrme Long, Alexander A. Trifonov; журнал Journal of Materials Chemistry C, июль 2022 г.

https://kommersant-ru.turbopages.org/kommersant.ru/s/doc/5514123

XVIII Международный Феофиловский симпозиум по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов (IFS-2022, 22-27 августа 2022 г., Москва, Россия), организован Физическим институтом им. П.Н. Лебедева Российской академии наук совместно с Институтом спектроскопии Российской академии наук и Московским педагогическим государственным университетом при организационной поддержке Российской академии наук.

 IFS-2022 продолжает серию симпозиумов, инициированных Петром Петровичем Феофиловым в Москве в 1965 году. Первые девять мероприятий проходили в формате всероссийских конференций. Уже более 20 лет симпозиумы собирают исследователей, работающих в области оптической спектроскопии, физики конденсированного состояния и химии твердого тела со всего мира. После X (Санкт-Петербург, 1995), XI (Казань, 2001), XII (Екатеринбург, 2004), XIII (оз. Байкал, 2007), XIV (Санкт-Петербург, 2010), XV (Казань, 2013), XVI (Санкт-Петербург, 2015), XVII (Екатеринбург, 2018) XVIII Международный Феофиловский симпозиум пройдёт в Москве в Физическом институте им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН).

Запланировано проведение 9 тематических секций:

• Спектроскопия редкоземельных ионов;
• Спектроскопия ионов переходных металлов;
• ЭПР-спектроскопия ионов редкоземельных элементов и переходных металлов;
• Электрон-фононное взаимодействие и динамика;
• Перенос энергии и захват возбуждений;
• Магнитоэлектрические материалы;
• Стёкла и твёрдые растворы;
• Одиночные наносистемы и нанооптика;
• Оптическая память, фотонное эхо и нелинейная оптика.

В работе симпозиума примут участие специалисты научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений РФ, а также представители зарубежных научно-исследовательских организаций и университетов – всего 90 участников из 33 организаций из 7 стран (Россия, Беларусь, Латвия, Германия, Нидерланды, Бразилия, Новая Зеландия), из которых 20 – студенты и аспиранты. В программе симпозиума: 4 пленарных приглашенных лекции, 16 приглашенных, 31 устный и 32 стендовых доклада.

По итогам работы симпозиума будет издан электронный сборник тезисов, индексируемый в РИНЦ, и тематический выпуск журнала «Оптика и спектроскопия».

Подробная информация, включая научную программу симпозиума, доступна на сайте IFS-2022: http://spectroscopy.su/ru/about-ifs-2022-ru/

Информация и фото предоставлены отделом по связям с общественностью ФИАН
Разместила Наталья Сафронова

https://scientificrussia.ru/articles/mezdunarodnyj-feofilovskij-simpozium