Важное научное достижение было совершено исследователями химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова при активном участии коллег из Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук. Учёным удалось синтезировать принципиально новый гибрид, сочетающий органические и неорганические элементы в одной структуре, с уникальными люминесцентными свойствами. Эта передовая работа была осуществлена в рамках реализации стратегических проектов развития МГУ и уже получила признание научного сообщества.
Передовые решения для светотехники и электроники
Люминесцентные материалы – ключ к созданию энергии будущего. Они лежат в основе современных светодиодов, систем подсветки экранов, лазеров, разнообразных оптических сенсоров и фотодетекторов. Изучение и внедрение новых люминесцентных соединений открывает простор для инноваций в промышленной электронике и медицине, а также предоставляет фундаментальные данные для понимания законов физики твердых тел.
Вклад Андрея Быкова: расширение горизонтов органо-неорганических гибридов
Аспирант МГУ Андрей Быков, принимавший активное участие в проекте, делится: «Гибридные соединения, содержащие органические и неорганические компоненты, демонстрируют действительно необычную, широкополосную люминесценцию и длительное время свечения. Благодаря этим качествам они могут стать основой инновационных белых светодиодов и однокомпонентных желтых люминофоров, а также использоваться в светодиодах, где основным принципом служит электролюминесценция».
Существующие светодиоды зачастую воспроизводят неполный спектр – к привычному синему и желтому излучению не добавляется зелёный диапазон, из-за чего результат существенно отличается от солнечного света. Кроме того, многие желтые люминофоры не обеспечивают полноценную цветопередачу, а для преодоления этого недостатка обычно используют смесь различных соединений, что существенно увеличивает себестоимость устройств. Команда МГУ работает над универсальным решением с одной основой, что должно стать настоящим прорывом для индустрии.
Оптимизация свойств и задача полноспектрового свечения
Наша зрительная система эволюционно развилась для восприятия полного солнечного спектра, а недостаток определённых участков (как это происходит у стандартных светодиодов) способен оказывать отрицательное влияние на глаза. В настоящее время светотехническая отрасль часто вынуждена смешивать классику — неорганические и органические люминофоры — чтобы получить более непрерывный спектр свечения. Альтернативный путь — синтез органо-неорганических галогенометаллатов, однако ставится задача максимально точной настройки ширины и смещения максимумов полос люминесценции для практической реализации этой идеи.
Уникальный гибрид: свечения в двух диапазонах
Коллективу химиков МГУ удалось существенно расширить рабочий диапазон люминесценции нового галогенометаллатного гибрида. Помимо ультраширокой полосы свечения, перекрывающей всю видимую область, у вещества впервые была обнаружена необычная широкополосная люминесценция в ближнем инфракрасном диапазоне. Это нестандартное явление открывает путь к абсолютно новым применением — например, в мультиили гиперспектральной оптике, медицинской визуализации и диагностике. Ближний ИК-диапазон хорошо проходит сквозь биологические ткани, что даёт преимущество для неинвазивных исследований организма.
Таким образом, новое соединение способно работать не только как источник белого света, но и как элемент сложных диагностических и визуализационных систем, анализирующих различные участки электромагнитного спектра.
Простой и экономичный синтез: новый взгляд на производство
Руководитель проекта, заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Андрей Шевельков отмечает: «Нам удалось создать простой, доступный и легко масштабируемый способ получения этих кристаллов. Новый материал позволяет достичь высокой эффективности свечения при значительно меньших затратах по сравнению с существующими аналогами. Это отличная возможность для массового внедрения инноваций».
Применение такого простого метода снижает производственные издержки и открывает путь к крупнотоннажному производству современных люминофоров для рынка светотехники, медицины и других передовых отраслей.
Путь к люминофору будущего: уверенный старт по мнению команды МГУ
Исследователи уверены, что их методика закладывает основу для создания абсолютно новых материалов — широкополосных люминесцентных соединений, способных генерировать свет во всём видимом спектре благодаря одному веществу. Это делает устройства компактнее, технологичнее и доступнее для внедрения. Уже первые результаты вызывают значительный оптимизм: «По сути, мы находимся в самом начале этого захватывающего пути, но уже сейчас ясно, что потенциал у разработанной технологии огромный», – отмечает Андрей Шевельков.
В будущем учёные планируют доработать полученные гибриды для решения задач гиперспектральной визуализации, создания эффективных источников белого света и их дальнейшего применения в медицине, промышленности и науке. Люминесцентные технологии нового поколения от МГУ и ФИАН могут заметно изменить привычную картину мира, сделав свет ярче, чище и безопаснее для пользователя.
Фото: химический факультет МГУ
Источник: scientificrussia.ru
