СМИ о нас
| 27.06.25 | 26.06.2025 Регионы России. Делегация космонавтов посетила Пущинскую радиоастрономическую обсерваторию |
Пущинская радиоастрономическая обсерватория Астрокосмического центра ФИАН (ПРАО АКЦ ФИАН) приняла делегацию космонавтов и специалистов из Центра подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина. Об этом сообщили на сайте учреждения.
Визит стал важным шагом в развитии традиции научного просвещения экипажей на базе обсерватории. Участники мероприятия погрузились в мир современных астрофизических исследований.
Программа включала две лекции от сотрудников обсерватории. Заведующая отделом теоретической астрофизики и космологии Татьяна Ларченкова представила ключевые проекты центра. После чего директор ГАИШ МГУ Константин Постнов рассказал о главных задачах и достижениях современной астрофизики.
| 25.06.25 | 25.06.2025 Научная Россия. Космонавты открыли новые горизонты в Пущинской обсерватории |
Визит стал очередным шагом в формировании новой, но прочной традиции проведения научно-образовательных мероприятий для космонавтов на базе ПРАО АКЦ ФИАН. Программа встречи была направлена на расширение научных знаний участников. Космонавты прослушали две лекции: заведующая Отделом теоретической астрофизики и космологии АКЦ ФИАН Татьяна Ларченкова представила обзор актуальных астрофизических проектов, реализуемых в Астрокосмическом центре, а директор Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) Константин Постнов рассказал о современных проблемах астрофизики.
После лекций слушатели ознакомились с инфраструктурой Пущинской радиоастрономической обсерватории. Заместитель руководителя ПРАО АКЦ ФИАН Сергей Тюльбашев показал радиотелескопы, включая знаменитые ДКР-1000 и РТ-22, и рассказал об их роли в изучении пульсаров, квазаров и других космических объектов. Особый интерес космонавтов вызвало производство высокоточных панелей главного зеркала космической обсерватории «Миллиметрон». Участники смогли увидеть, как создаются элементы для будущих космических миссий. Проект «Миллиметрон» – космическая обсерватория миллиметрового и дальнего инфракрасного диапазонов длин волн с криогенным телескопом диаметром 10 м. Его создание представляет собой яркий пример применения передовых технологий в астрофизике.
В составе делегации были космонавты, в том числе Герои России Иван Вагнер и Николай Чуб, а также кандидаты в космонавты из нового набора: Анастасия Бурчуладзе, Эльчин Вахидов, Владимир Ворожко и Александр Жеребцов.
Подобные научно-образовательные мероприятия не только знакомят космонавтов с новейшими достижениями астрофизики, но и способствуют укреплению взаимодействия между научным сообществом и космической индустрией. Они вдохновляют новое поколение исследователей и подчеркивают важность междисциплинарного подхода в изучении космоса.
Фото: В.И. Соколов
Информация и фото предоставлены Отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник фото: В.И. Соколов
| 25.06.25 | 24.06.2025 Naked Science. Физики приблизились к созданию сверхпроводящих проводов |
Один из таких материалов — железосодержащий монокристалл BaFe2As2 (Ba122). Он привлекает внимание ученых, во-первых, относительной простотой его выращивания, благодаря чему возможно получать большие и высококачественные монокристаллы этих соединений, а, во-вторых, возможностью изменять свойства этого материала с помощью добавления примесей, например, никеля или прикладывая давление.
«Семейство материалов Ba122 относится к многозонным системам, то есть поверхность Ферми могут пересекать несколько зон. Благодаря этой особенности они могут демонстрировать несколько сверхпроводящих щелей — энергетических зазоров, обеспечивающих нулевое электрическое сопротивление в материале при низких температурах», — сообщил Юрий Алещенко, ведущий научный сотрудник ФИАН.
«Ba122 обладает слоистой кристаллической структурой, в которой слои железа и мышьяка разделены прокладками на основе бария вдоль кристаллографического с-направления. При комнатной температуре Ba122 является парамагнитным металлом с тетрагональной структурой. Однако при частичной замене железа на никель подавляется антиферромагнитный порядок и возникает сверхпроводящее состояние», — рассказал Борис Горшунов, заведующий лабораторией терагерцовой спектроскопии Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Физики синтезировали эпитаксиальные пленки Ba(Fe1−xNix)2As2 с различными уровнями допирования никелем Ni: х= 0,035 (недопированные), х = 0,05 (оптимально допированные) и х = 0,08 (передопированные). Затем, пользуясь методами терагерцовой и инфракрасной Фурье-спектроскопии и спектроскопической эллипсометрии, ученые исследовали, как полученные образцы проводят статический и переменный электрический ток и взаимодействуют с электромагнитным излучением. На основе полученных данных они смогли определить важные характеристики сверхпроводящего и нормального состояний этого материала.
«Как в любом новом деле, а особенно если это касается создания нового материала, были свои трудности в получение высококачественных эпитаксиальных тонких пленок Ba(Fe1−xNix)2As2 методом импульсного лазерного осаждения. Даже на сегодняшний день лишь немногие научные группы в мире могут выращивать такие пленки. Первые сообщения о получении оптимально допированных пленок Ba(Fe1−xNix)2As2 появились лишь в 2016 году, значительно позже сообщений о синтезе объемных образцов», — поделился Илья Шипулин, научный сотрудник ФИАН.
Результаты исследований показали, что пленки демонстрируют наличие двух сверхпроводящих энергетических щелей. Физики определили величины этих щелей: 2,85 мэВ и 6,3 мэВ для недодопированной пленки; и 3,7 мэВ и 7,25 мэВ для оптимально допированной пленки. Как показало сравнение этих величин с энергетическими щелями других сверхпроводников семейства Ba122 с аналогичными уровнями электронного допирования Co и Pt, одинаковые количества однотипного допанта оказывают аналогичное влияние на критическую температуру Тс и сверхпроводящие щели в этих материалах. Иными словами, сверхпроводимость рассматриваемых железосодержащих сверхпроводников устойчива к изменению однотипного допанта и не подвержена тонкой настройке.
Было показано, что допирование никелем существенно меняет свойства системы Ba122. В оптимально допированнных и передопированных образцах Ba(Fe1−xNix)2As2 наблюдается квадратичная температурная зависимость удельного сопротивления и скорости рассеяния электронов в нормальном состоянии. Это означает, что при низких температурах электроны ведут себя как в обычных металлах, то есть описываются в рамках ферми-жидкостной модели. В недодопированном образце наблюдается линейная температурная зависимость этих параметров, что характерно для систем со сложным взаимодействием в системе электронов.
Железосодержащие сверхпроводники перспективны для создания сверхпроводящих проводов и лент, поскольку обладают высокими значениями критических токов и критических магнитных полей.
«Мы планируем продолжить исследования селенидов семейства 122 с замещением бария на калий, рубидий и натрий. Эти системы интересны тем, что в них сверхпроводимость сосуществует с магнетизмом, что само по себе является парадоксальным свойством. Исследовать такие материалы очень сложно, так как они нестабильны из-за воздействия атмосферной влаги, поэтому все работы с ними проводят в вакууме или в атмосфере инертных газов», — поделился Юрий Алещенко.
| 23.06.25 | 22.06.2025 Известия. Галопом по европию: энергетические молекулы и взрыв космического корабля |
Защиту банкнот и системы выявления рака создадут из европия
Новый способ создания сверхточных сенсоров на основе европия — редкоземельного металла — предложили ученые из Физического института им. П.Н. Лебедева, Высшей школы экономики и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
Атомы европия формируют прочный полимер после растворения в спирте
Ключевое достижение — необычайная стабильность и повышенная светимость полученного полимера. Его люминесценция в 1,5–3 раза интенсивнее, чем у исходных нестабильных кристаллов. Также новый материал обладает уникальным спектральным «отпечатком».
— Подобных полимерных комплексов в мире известно не более десяти. При этом наш оказался самым стабильным и наиболее эффективным по люминесценции. Исследование помогло понять, как формировать такие структуры, — рассказала «Известиям» младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН Виктория Гончаренко.
| 23.06.25 | 22.06.2025 Царьград. Революция в генетике: Русский учёный изменил понимание работы ДНК |
Во время церемонии вручения государственных наград в День России Владимир Путин особо отметил достижение доктора физико-математических наук Максима Никитина. Глава государства подчеркнул научную значимость его работы, которая открывает новые перспективы в биологии.
Никитин опроверг устоявшееся представление о необходимости двойной спирали ДНК для обработки информации. В ходе экспериментов учёный доказал, что дезоксирибонуклеиновая кислота способна передавать данные через взаимодействие некомплементарных молекул с низким сродством. Это открывает принципиально новые возможности для работы с генетическим материалом.
Путин, вручая награду, обратил внимание на научный талант и смелость исследователя. Президент отметил, что это открытие может стать ключом к лечению сложнейших заболеваний.
Рад представить одного из самых молодых лауреатов Государственной премии - Максима Петровича Никитина. Благодаря таланту и научной смелости он совершил настоящий прорыв в мире биологии, - сказал президент России.
Ранее российские учёные совершили ещё один научный прорыв. Специалисты ФИАН и Российского квантового центра представили прорывную методику использования алгоритмов машинного обучения в квантовых вычислениях. Эта разработка, в частности, позволит значительно ускорить и усовершенствовать анализ ДНК.
| 19.06.25 | 17.06.2025 Российская академия наук. Замена растворителя упростила производство светящихся полимеров из европия |
Исследователи из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова нашли способ задавать свойства синтетическим материалам на основе европия — редкоземельного металла, излучающего красное свечение под ультрафиолетом, — применяя в производстве различные спирты.
Предложенный метод позволил регулировать структуру продуктов, их стабильность и эффективность люминесценции. При этом нестабильные соединения со временем сами перестраивались в прочные полимеры, которые светились ярче аналогов и выдерживали нагрев до 300 °C. Полученные данные позволят синтезировать новые материалы с контролируемыми оптическими свойствами для биомедицины, создания «умных» сенсоров и датчиков, а также для защиты денег и документов от подделок. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
Атомы европия формируют прочный полимер после растворения в спирте
Соединения на основе европия излучают красное свечение под действием ультрафиолета, благодаря чему широко используются в оптической электронике для создания дисплеев, лазерных кристаллов, медицинских и промышленных датчиков. Такие материалы производят с использованием двух типов органических молекул — лигандов. Отрицательно заряженные «антенные» лиганды поглощают ультрафиолетовый свет и передают энергию ионам европия. Однако при этом с металлом связываются молекулы растворителя, ухудшая его способность светиться, поэтому в синтезе применяют вспомогательные лиганды второго типа — нейтральные. Это молекулярные «заглушки», которые не дают растворителю встраиваться в соединения. Одновременное использование нескольких лигандов с различным строением и свойствами усложняет исследование и предсказание фотофизических свойств получаемых материалов.
Научный коллектив предложил способ производства соединений европия без дополнительных нейтральных лигандов. Новым материалам можно задать определённую структуру и свойства, растворяя хлорид европия с «антенным» лигандом в разных спиртах.
Учёные синтезировали экспериментальные образцы, используя семь разных спиртов. Во всех случаях комплексы европия сформировались в виде кристаллов различной формы и размера. Полученные соединения сначала были нестабильны, однако, когда спирт испарялся на воздухе или при нагреве, вещества приобретали одинаковую структуру в виде полимера — прочной молекулярной цепочки. При использовании объёмных спиртов с разветвлённым строением, таких как изопропанол или третбутанол, процесс полимеризации протекал значительно быстрее. Материалы, синтезированные с помощью линейных спиртов, например этанола или метанола, отличались большей стабильностью.
Кристаллы молекулярного (слева) и полимерного (справа) комплексов соединения европия
Авторы исследовали структуру восьми образцов (семи молекулярных комплексов и одного образующегося на их основе полимера) с помощью рентгеновских лучей. Оказалось, что в семи молекулярных соединениях ионы европия связывались с тремя «антенными» лигандами и двумя молекулами спирта. В полимере, полученном на основе этих соединений путём нагрева, образовалась дополнительная связь европия не со спиртом, а с «антенным» лигандом соседней молекулы, что придало материалу прочность. Химики также изучили физико-химические свойства всех полученных материалов и протестировали их способность люминесцировать — излучать свет под действием ультрафиолета. Люминесценция полимера оказалась в 1,5—3 раза интенсивнее, чем у нестабильных образцов.
Полимер также обладал уникальным люминесцентным «отпечатком»: он излучал яркий свет в тех диапазонах, где свечение других образцов угасало. Это позволит использовать вещество для маркировки банкнот и ценных документов, чтобы защитить их от подделок. Кроме того, результаты исследования открывают путь к созданию новых синтетических медицинских материалов для диагностики патологических изменений в тканях. Также синтезированные новым методом соединения будут полезны при производстве сенсоров для промышленного мониторинга, например выявления утечек вредных веществ.
Участник проекта Виктория Гончаренко изучает структуру образцов с помощью дифрактометра
«Подобных полимерных комплексов без дополнительного нейтрального лиганда в мире известно не более десяти. При этом наш оказался самым стабильным и наиболее эффективным по люминесценции. Исследование помогло понять, как формировать такие структуры. На следующем этапе мы планируем применить эти знания для синтеза соединений редкоземельных элементов с другими антенными лигандами со схожим химическим строением, а также изучить их свойства», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Виктория Гончаренко, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН.
Источник: пресс-служба РНФ.
| 19.06.25 | 17.06.2025 Stanural. Российские ученые создают светящиеся полимеры европия для биомедицины и сенсоров |
Команда исследователей из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова представили инновационную технологию по созданию синтетических материалов на основе редкоземельного элемента — европия. Благодаря работе специалистов, среди которых Виктория Гончаренко, появился уникальный способ контролировать свойства новых светящихся полимеров, обладающих яркой и устойчивой люминесценцией.
Простое решение для сложных задач: выбор растворителя как ключ к успеху
Важной особенностью созданной технологии стало использование различных спиртов в качестве растворителей при синтезе, что дало возможность управлять структурой и характеристиками продуктов. В классических методах были необходимы дополнительные нейтральные лиганды, чтобы предотвратить негативное влияние молекул растворителя на светоизлучающие комплексы с европием. Российские ученые нашли элегантное решение: подбирать тип спирта для получения желаемой структуры, стабильности и яркости эмиссии. Такой подход снизил число вспомогательных компонентов и упростил весь производственный процесс.
Синтезируемые соединения отличались высокой степенью люминесценции даже спустя длительное время и выдерживали нагрев до 300°C, что позволяет применять их в самых разнообразных, в том числе и экстремальных, условиях. Неустойчивые на старте молекулы самостоятельно преобразовывались и образовывали прочные полимеры с улучшенными оптическими сверххарактеристиками.
Потенциал светящихся полимеров из европия в науке и индустрии
Материалы на основе европия давно востребованы для создания дисплеев, лазеров, сенсоров, а также в биомедицинских системах визуализации. Особенность предложенного подхода — возможность тонко настраивать свойства полимеров уже на этапе синтеза, варьируя только растворитель. Это открывает путь к новому поколению интеллектуальных сенсоров, маркеров для биодиагностики, а также средств для подлинной защиты документов, денег и произведений искусства от подделки.
Более того, научное открытие российской команды закладывает основы для создания «умных» датчиков, способных изменять свои характеристики в ответ на внешние воздействия, а также наносить на материалы микроскопическую встроенную защиту с уникальными оптическими кодами.
Кооперация ведущих научных центров и поддержка Российского научного фонда
Крупные научные центры России, включая ФИАН, НИУ ВШЭ, МГУ имени М.В. Ломоносова, скоординировали усилия для успешной реализации этого проекта. Исследование, выполненное при поддержке Российского научного фонда (РНФ), продемонстрировало важность кооперации в сфере современной химии и материаловедения. Под руководством профессора Виктории Гончаренко были разработаны новые методики синтеза, исследованы фотонные свойства полимеров из европия и продемонстрированы практические возможности для масштабирования технологии.
Российская научная школа в очередной раз подтвердила свои позиции в мировом научном сообществе, предложив эффективное, экологичное и универсальное решение для производства новых материалов.
Будущее биомедицины, электроники и системы защиты — за инновационными полимерами
Внедрение результатов этого исследования может существенно повлиять на развитие новых диагностических технологий, создание миниатюрных биосенсоров и лазерных устройств. Исключительную ценность имеют регулируемые оптические свойства, ведь именно они позволяют разрабатывать интеллектуальные системы безопасности и даже невидимые для глаза защитные метки. Эластичные полимерные материалы с европием становятся перспективной основой для изготовления гибких электроник, новых типов дисплеев и биосовместимых устройств, что подтверждает высокий прикладной и экспортный потенциал российской химии.
Совместные научные усилия и поддержка фундаментальных исследований обеспечивают устойчивое лидерство российских ученых в области высокотехнологичных редкоземельных материалов. Разработанная методика быстро адаптируется к нуждам различных отраслей, обещая новые решения для здравоохранения, промышленности и безопасности общества.
Научный мир делает уверенные шаги в создании инновационных материалов, что подтверждает уникальное исследование по синтезу соединений на основе европия с помощью различных спиртов. Семь разнообразных спиртов стали основой экспериментальных образцов, все из которых превратились в кристаллические структуры, отличающиеся размером и формой. Первоначально такие соединения отличались нестабильностью, однако после испарения спирта, что происходило либо на открытом воздухе, либо при умеренном нагревании, все они приобретали унифицированную структуру – длинную полимерную цепь, отличающуюся особой прочностью. Этот процесс интригующе ускорялся при использовании спиртов с разветвленными молекулами, например, изопропанола или третбутанола. В то же время линейные спирты, такие как метанол и этанол, обеспечивали полученным материалам высокую стабильность и надежность.
Новые горизонты кристаллических структур
Погружаясь в структуру этих соединений, ученые внимательно проанализировали восемь различных образцов — это семь молекулярных комплексов и один полимер, полученный на их основе. Для этого команда исследователей прибегла к методам рентгеноструктурного анализа, который позволяет глубоко изучить внутреннее строение веществ. Результаты поразили специалистов: во всех семи молекулярных соединениях ионы европия оказывались связанными с тремя уникальными лигандами-«антеннами», а также двумя молекулами спирта. В процессе нагрева эти связи изменялись: в итоговом полимерном продукте европий формировал дополнительную связь уже не со спиртом, а с лигандом соседней молекулы, что в корне меняло прочностные характеристики материала и делало его особенно устойчивым к внешним воздействиям.
Значительный интерес представляет и тот факт, что ученым удалось подробно изучить физико-химические свойства всех полученных материалов. Особое внимание уделялось способности к люминесценции — свойству излучать свет при воздействии ультрафиолета. Здесь наука сделала интереснейшее открытие: именно полимер демонстрировал свечение, превосходящее нестабильные молекулярные комплексы в 1,5–3 раза. Такая интенсивная люминесценция является перспективным признаком для создания новых технологий в различных сферах.
Уникальные свойства для защиты и диагностики
Особая гордость исследователей — наличие у полученного полимера уникального «люминесцентного отпечатка». Этот материал излучает яркий свет в диапазонах, где остальные образцы теряют свою активность. Благодаря этим редким свойствам полимер можно будет использовать как высокотехнологичную защиту для банкнот и важных документов: люминесцентная маркировка такого типа станет практически невозможной для подделки. Это открывает совершенно новые горизонты для обеспечения безопасности ценных бумаг и предотвращения мошенничества.
Современные достижения в химии также позволяют рассматривать такие полимеры как основу для создания новых медицинских материалов. Их разноуровневая и регулируемая структура даёт возможность разрабатывать диагностические средства для выявления патологических изменений в организмах пациентов. Молекулы с уникальными свойствами могут становиться маркерами, освещая проблемные зоны при проведении анализов или обследований. Это делает исследования на основе соединений европия важнейшим вкладом в развитие современной медицины.
Инновации для промышленности и экологии
Синтезированные современные соединения на основе европия и спиртов становятся мощным инструментом для промышленного мониторинга. Огромный потенциал новых материалов раскрывается при производстве ультрачувствительных сенсоров, работающих в самых сложных и ответственных условиях. Такие сенсоры позволяют обнаруживать даже незначительные утечки вредных веществ, сигнализируя о проблемах в режиме реального времени. Это чрезвычайно важно для хранения, транспортировки и использования химических веществ на предприятиях и в лабораториях.
Таким образом, работа ученых по синтезу кристаллических комплексов и полимеров европия с разными видами спиртов открывает двери в удивительный мир материалов будущего. Благодаря новым открытиям в структуре и свойствах полученных соединений, человечество получило эффективные инструменты для различных сфер — от защиты и диагностики до улучшения экобезопасности производства. Наука уверенно движется вперед, делая нашу жизнь и безопаснее, и ярче!
Создание уникальных полимерных комплексов без использования дополнительных нейтральных лигандов по-прежнему остается настоящим научным достижением. На сегодняшний день в мировой практике таких структур известно крайне мало – всего около десяти. Однако ученым удалось получить новый полимерный комплекс, который по многим показателям опережает известные аналоги: он значительно стабильнее и отличается яркой, эффективной люминесценцией. Этот успех вдохновляет на новые открытия и доказывает огромный потенциал отечественной науки!
Достижение в создании стабильных люминесцентных полимеров
В ходе работы исследователи смогли увидеть, как формируются подобные структуры на молекулярном уровне. Эти знания позволят значительно упростить дальнейший синтез полимерных материалов на основе редкоземельных элементов. Особое внимание уделяется изучению антеннных лигандов со схожей химической природой: они открывают простор для экспериментов и позволяют расширять область применения новых веществ. Подобные инновационные соединения необходимы для развития современных высокотехнологичных направлений – от медицинской диагностики и биосенсоров до оптоэлектроники и новых источников света.
“Созданный нами полимерный комплекс оказался не только самым стабильным, но и наиболее эффективным по показателям люминесценции. Исследование дало ответы на ключевые вопросы о формировании таких структур, а впереди у нас новые задачи: расширить возможности синтеза и изучить химические и физические свойства других соединений на основе различных антеннных лигандов”, — рассказывает Виктория Гончаренко, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии люминесцентных материалов Физического института имени П.Н. Лебедева РАН. Ее оптимизм и уверенность в успехе команды можно назвать заслуженными – ведь полученные результаты уже сегодня находят признание в профессиональном сообществе и открывают двери к новым экспериментам.
Перспективы развития и применения новых материалов
Следующий этап исследований обещает быть не менее интересным. Ученые собираются использовать полученные знания для получения редкоземельных соединений с иными антеннными лигандами, обладающими схожим химическим строением. Такой подход расширит палитру люминесцентных материалов с исключительной стабильностью и свойствами, что в будущем будет способствовать разработке новых технологий освещения, созданию сенсоров и фотонных устройств нового поколения.
В целом, проделанная работа подчеркивает значимость российской научной школы в области химии и материаловедения. Инновационные открытия молодых исследователей становятся вкладом в развитие современного технологического общества. Научные команды продолжают успешно двигаться вперед, уверенно строя фундамент для будущих практических решений, которые сделают нашу жизнь комфортнее, ярче и интереснее!
| 19.06.25 | 17.06.2025 Indicator. Замена растворителя упростила производство светящихся полимеров из европия |
/imgs/2025/06/17/16/6850684/1832ccfaf6b5b47db6e9706cbbb9c667f1b3bb23.jpg)
Атомы европия формируют прочный полимер после растворения в спирте. Иллюстрация к статье.
© Victoria Gontcharenko et al. / Inorganic Chemistry Communications, 2025.
Ученые нашли способ задавать свойства синтетическим материалам на основе европия — редкоземельного металла, излучающего красное свечение под ультрафиолетом, — применяя в производстве различные спирты. Предложенный метод позволил регулировать структуру продуктов, их стабильность и эффективность люминесценции. При этом нестабильные соединения со временем сами перестраивались в прочные полимеры, которые светились ярче аналогов и выдерживали нагрев до 300°C. Полученные данные позволят синтезировать новые материалы с контролируемыми оптическими свойствами для биомедицины, создания «умных» сенсоров и датчиков, а также для защиты денег и документов от подделок. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
Соединения на основе европия излучают красное свечение под действием ультрафиолета, благодаря чему широко используются в оптической электронике для создания дисплеев, лазерных кристаллов, медицинских и промышленных датчиков. Такие материалы производят с использованием двух типов органических молекул — лигандов. Отрицательно заряженные «антенные» лиганды поглощают ультрафиолетовый свет и передают энергию ионам европия. Однако при этом с металлом связываются молекулы растворителя, ухудшая его способность светиться, поэтому в синтезе применяют вспомогательные лиганды второго типа — нейтральные. Это молекулярные «заглушки», которые не дают растворителю встраиваться в соединения. Одновременное использование нескольких лигандов с различным строением и свойствами усложняет исследование и предсказание фотофизических свойств получаемых материалов.
Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва), Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) предложили способ производства соединений европия без дополнительных нейтральных лигандов. Новым материалам можно задать определенную структуру и свойства, растворяя хлорид европия с «антенным» лигандом в разных спиртах.
Ученые синтезировали экспериментальные образцы, используя семь разных спиртов. Во всех случаях комплексы европия сформировались в виде кристаллов различной формы и размера. Полученные соединения сначала были нестабильны, однако, когда спирт испарялся на воздухе или при нагреве, вещества приобретали одинаковую структуру в виде полимера — прочной молекулярной цепочки. При использовании объемных спиртов с разветвленным строением, таких как изопропанол или третбутанол, процесс полимеризации протекал значительно быстрее. Материалы, синтезированные с помощью линейных спиртов, например этанола или метанола, отличались большей стабильностью.
Авторы исследовали структуру восьми образцов (семи молекулярных комплексов и одного образующегося на их основе полимера) с помощью рентгеновских лучей. Оказалось, что в семи молекулярных соединениях ионы европия связывались с тремя «антенными» лигандами и двумя молекулами спирта. В полимере, полученном на основе этих соединений путем нагрева, образовалась дополнительная связь европия не со спиртом, а с «антенным» лигандом соседней молекулы, что придало материалу прочность. Химики также изучили физико-химические свойства всех полученных материалов и протестировали их способность люминесцировать — излучать свет под действием ультрафиолета. Люминесценция полимера оказалась в 1,5–3 раза интенсивнее, чем у нестабильных образцов.
Полимер также обладал уникальным люминесцентным «отпечатком»: он излучал яркий свет в тех диапазонах, где свечение других образцов угасало. Это позволит использовать вещество для маркировки банкнот и ценных документов, чтобы защитить их от подделок. Кроме того, результаты исследования открывают путь к созданию новых синтетических медицинских материалов для диагностики патологических изменений в тканях. Также синтезированные новым методом соединения будут полезны при производстве сенсоров для промышленного мониторинга, например выявления утечек вредных веществ.
«Подобных полимерных комплексов без дополнительного нейтрального лиганда в мире известно не более десяти. При этом наш оказался самым стабильным и наиболее эффективным по люминесценции. Исследование помогло понять, как формировать такие структуры. На следующем этапе мы планируем применить эти знания для синтеза соединений редкоземельных элементов с другими антенными лигандами со схожим химическим строением, а также изучить их свойства», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Виктория Гончаренко, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Физического института имени П.Н. Лебедева РАН.
| 19.06.25 | 17.06.2025 РНФ. Рассвет европия: новые материалы из редкоземов помогут создать сенсоры будущего |
Ученые нашли способ создавать материалы с заданными свойствами на основе европия — редкоземельного металла, излучающего красное свечение под ультрафиолетом, — применяя в производстве различные спирты. Предложенный метод позволил регулировать структуру веществ, их стабильность и эффективность люминесценции. При этом нестабильные соединения со временем сами перестраивались в прочные полимеры, которые светились ярче аналогов и выдерживали нагрев до 300 °C. Полученные данные позволят синтезировать новые соединения с контролируемыми оптическими свойствами для биомедицины, создания умных сенсоров и датчиков, а также для защиты денег и документов от подделок.
Кристаллы молекулярного (слева) и полимерного (справа) комплексов соединения европия.
Источник: Виктория Гончаренко
Атомы европия формируют прочный полимер после растворения в спирте. Иллюстрация к статье.
Источник: Victoria Gontcharenko et al. / Inorganic Chemistry Communications, 2025
Редкоземельный металл европий
Исследователи из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова предложили способ производства соединений европия. Из них получаются материалы, которым можно задать определенную структуру и свойства.
Новым материалам можно задать определенную структуру и свойства, растворяя хлорид европия с «антенным» лигандом в разных спиртах. Ученые синтезировали экспериментальные образцы, используя семь разных спиртов. Во всех случаях комплексы сформировались в виде кристаллов различной формы и размера. Полученные соединения сначала были нестабильны, однако, когда спирт испарялся на воздухе или при нагреве, вещества приобретали одинаковую структуру в виде полимера — прочной молекулярной цепочки.
Авторы исследовали структуру восьми образцов (семи молекулярных комплексов и одного образующегося на их основе полимера) с помощью рентгеновских лучей. В полимере образовалась дополнительная связь европия с «антенным» лигандом соседней молекулы, что придало материалу прочность.
Химики также изучили физико-химические свойства всех полученных материалов и протестировали их способность люминесцировать — излучать свет под действием ультрафиолета. Люминесценция полимера оказалась в 1,5–3 раза интенсивнее, чем у нестабильных образцов.
Полимер также обладал уникальным люминесцентным «отпечатком»: он излучал яркий свет в тех диапазонах, где свечение других образцов угасало.
— Подобных полимерных комплексов без дополнительного нейтрального лиганда в мире известно не более десяти. При этом наш оказался самым стабильным и наиболее эффективным по люминесценции. Исследование помогло понять, как формировать такие структуры. На следующем этапе мы планируем применить эти знания для синтеза соединений редкоземельных элементов с другими антенными лигандами со схожим химическим строением, а также изучить их свойства, — рассказала «Известиям» младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Виктория Гончаренко.
Как будут использовать соединения с европием
Участник проекта Виктория Гончаренко изучает структуру образцов с помощью дифрактометра.
Источник: Виктория Гончаренко
Полученное вещество можно будет использовать для маркировки банкнот и ценных документов, чтобы защитить их от подделок, рассказали ученые. Кроме того, результаты исследования открывают путь к созданию новых синтетических медицинских материалов для диагностики патологических изменений в тканях. Также синтезированные новым методом соединения будут полезны при производстве сенсоров для промышленного мониторинга, например выявления утечек вредных соединений.
Новые материалы на основе европия открывают широкие перспективы в биомедицине, безопасности, сенсорике и оптоэлектронике. Их высокотехнологические свойства значительно превосходят существующие аналоги, рассказал «Известиям» эксперт «Точки кипения — Красноярск», доцент Сибирского федерального университета Илья Архипов.
— В биомедицине европиевые материалы найдут применение благодаря люминесцентным свойствам. Они могут улучшить свойства медицинских имплантатов. Еще они могут стимулировать рост сосудов и ускорять заживление тканей. Новые материалы термостабильны до 300 °C. Это делает их надежными для защиты в промышленности. В сенсорике и оптоэлектронике европиевые материалы также востребованы благодаря высокой чувствительности, термостойкости и эффективности, — отметил специалист.
Это исследование важно по двум причинам, отметил кандидат химических наук, доцент научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Антон Муравьев. Во-первых, впервые удалось выяснить, как молекулы спирта-растворителя влияют на инженерию кристаллов и фотофизические свойства комплексов европия. Это открытие имеет большое значение для супрамолекулярной химии и создания новых материалов.
— Во-вторых, ученые показали, как можно управлять образованием молекулярных комплексов и полимерных структур, меняя внешние условия. Это может помочь в разработке материалов с заданными свойствами. Дальнейшее изучение этих соединений позволит не только лучше понять влияние растворителя на фотофизические свойства европия, но и исследовать их применение в биомедицинской визуализации. Кроме того, эти материалы могут стать перспективными для наноэлектроники ввиду их наноразмерной архитектуры и управляемой люминесценции, — сказал ученый.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
| 19.06.25 | 17.06.2025 InScience. Замена растворителя упростила производство светящихся полимеров из европия |
![https://inscience.news/files/autoupload/32/43/25/3x15jntr21721.png.[main-news-block].png](https://inscience.news/files/autoupload/32/43/25/3x15jntr21721.png.[main-news-block].png)
Участница проекта Виктория Гончаренко изучает структуру образцов с помощью дифрактометра.
Источник: Виктория Гончаренко
Ученые нашли способ задавать свойства синтетическим материалам на основе европия — редкоземельного металла, излучающего красное свечение под ультрафиолетом, — применяя в производстве различные спирты. Предложенный метод позволил регулировать структуру продуктов, их стабильность и эффективность люминесценции. При этом нестабильные соединения со временем сами перестраивались в прочные полимеры, которые светились ярче аналогов и выдерживали нагрев до 300 °C. Полученные данные позволят синтезировать новые материалы с контролируемыми оптическими свойствами для биомедицины, создания «умных» сенсоров и датчиков, а также для защиты денег и документов от подделок. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Communications.
Соединения на основе европия излучают красное свечение под действием ультрафиолета, благодаря чему широко используются в оптической электронике для создания дисплеев, лазерных кристаллов, медицинских и промышленных датчиков. Такие материалы производят с использованием двух типов органических молекул — лигандов. Отрицательно заряженные «антенные» лиганды поглощают ультрафиолетовый свет и передают энергию ионам европия. Однако при этом с металлом связываются молекулы растворителя, ухудшая его способность светиться, поэтому в синтезе применяют вспомогательные лиганды второго типа — нейтральные. Это молекулярные «заглушки», которые не дают растворителю встраиваться в соединения. Одновременное использование нескольких лигандов с различным строением и свойствами усложняет исследование и предсказание фотофизических свойств получаемых материалов.
Исследователи из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва), Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) предложили способ производства соединений европия без дополнительных нейтральных лигандов. Новым материалам можно задать определенную структуру и свойства, растворяя хлорид европия с «антенным» лигандом в разных спиртах.
Ученые синтезировали экспериментальные образцы, используя семь разных спиртов. Во всех случаях комплексы европия сформировались в виде кристаллов различной формы и размера. Полученные соединения сначала были нестабильны, однако, когда спирт испарялся на воздухе или при нагреве, вещества приобретали одинаковую структуру в виде полимера — прочной молекулярной цепочки. При использовании объемных спиртов с разветвленным строением, таких как изопропанол или третбутанол, процесс полимеризации протекал значительно быстрее. Материалы, синтезированные с помощью линейных спиртов, например этанола или метанола, отличались большей стабильностью.
Авторы исследовали структуру восьми образцов (семи молекулярных комплексов и одного образующегося на их основе полимера) с помощью рентгеновских лучей. Оказалось, что в семи молекулярных соединениях ионы европия связывались с тремя «антенными» лигандами и двумя молекулами спирта. В полимере, полученном на основе этих соединений путем нагрева, образовалась дополнительная связь европия не со спиртом, а с «антенным» лигандом соседней молекулы, что придало материалу прочность. Химики также изучили физико-химические свойства всех полученных материалов и протестировали их способность люминесцировать — излучать свет под действием ультрафиолета. Люминесценция полимера оказалась в 1,5–3 раза интенсивнее, чем у нестабильных образцов.
Полимер также обладал уникальным люминесцентным «отпечатком»: он излучал яркий свет в тех диапазонах, где свечение других образцов угасало. Это позволит использовать вещество для маркировки банкнот и ценных документов, чтобы защитить их от подделок. Кроме того, результаты исследования открывают путь к созданию новых синтетических медицинских материалов для диагностики патологических изменений в тканях. Также синтезированные новым методом соединения будут полезны при производстве сенсоров для промышленного мониторинга, например выявления утечек вредных веществ.
«Подобных полимерных комплексов без дополнительного нейтрального лиганда в мире известно не более десяти. При этом наш оказался самым стабильным и наиболее эффективным по люминесценции. Исследование помогло понять, как формировать такие структуры. На следующем этапе мы планируем применить эти знания для синтеза соединений редкоземельных элементов с другими антенными лигандами со схожим химическим строением, а также изучить их свойства», — рассказывает участница проекта, поддержанного грантом РНФ, Виктория Гончаренко, младший научный сотрудник лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Физического института РАН.
https://inscience.news/ru/article/russian-science/zamena-rastvoritelya-uprostila-proizvodstvo
