Linkede lanthanider skinner lys på krystalteknik

Sjældne jordarters metaller kan, når de er forbundet, fungere som en kanal for energiflow og vise lovende for udviklingen af ​​nye materialer.

Forskere har forbundet to bløde krystaller og observeret energioverførslen mellem dem - et fund, der kan føre til udviklingen af ​​sofistikerede, lydhøre materialer. Undersøgelsen, udført af forskere ved Hokkaido Universitet i Japan, blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Bløde krystaller er fleksible molekylære faste stoffer med højt ordnede strukturer. Når de udsættes for ydre stimuli, såsom damp eller gnidning, omorganiseres deres molekylære strukturer, og de reagerer ved at ændre form, farve eller luminescens.

"Vi ønskede at vide, hvad der ville ske, hvis vi slog bløde krystaller sammen på molekylært niveau for at forbinde dem," siger Yasuchika Hasegawa, en materialekemiker ved Hokkaido University og hovedforfatter af undersøgelsen. Hasegawa og hans team brugte sjældne jordarters metaller kaldet lanthanider, hvis ioner har tilsvarende store radier og derfor danner lignende strukturer. Lanthanidforbindelser, som der er 15 af, er interessante, fordi de kan lyse op.

Holdet studerede strukturerne af krystaller lavet af lanthaniderne terbium (Tb), som lyser grønt, og dysprosium (Dy), som lyser gult. Holdet forbandt først krystallerne af hvert lanthanid separat og observerede strukturerne og energioverførslen i forbindelserne. De brugte derefter denne information til at flette Tb(III)- og Dy(III)-krystaller sammen gennem en pyridinbinding og undersøgte den molekylære struktur af en energioverførsel inden for det fusionerede "molekylære tog."

Da de exciterede dysprosium-enden af ​​toget ved hjælp af blåt lys, observerede de grøn luminescens i den modsatte terbium-ende. Deres beregninger viste, at energi blev overført fra den ene krystal til den anden over en afstand på 150 mikrometer. "Denne energimigreringsafstand er den længste rapporterede for lanthanidkoordinationspolymerer eller komplekse systemer," siger Hasegawa. Terbiumenden fortsatte med at lyse i 0,60 millisekunder.

Forbindelse af bløde krystaller kan føre til dannelsen af ​​nye krystalstrukturer, der kan have anvendelse i halvledere, lasere, optiske fibre og print. + Udforsk yderligere

Mikrostave lavet af lanthanoide organiske rammer fungerer som optiske bølgeledere i mikroskala