Kemikere skaber et emissionsmolekylært termometer

Fremtidige teknologier er afhængige af fænomener, der tidligere blev betragtet som det eksklusive domæne for teoretisk fysik eller kemi. For eksempel opstod tilgangen til enheder med højdensitetsinformationslagring, da kemikere opdagede enkeltmolekylemagneter - usædvanlige komplekser af overgangsmetaller og lanthanider. Derudover udviser flere lanthanidforbindelser temperaturafhængige luminescensegenskaber.

Disse egenskaber ligger til grund for skabelsen af ​​molekylære termometre - enheder, der tillader fjerntemperaturmåling med høj følsomhed og opløsning. Disse lanthanidtermometre er meget lovende til fremtidige anvendelser inden for biologi, medicin og kryogenik.

RUDN University kemikere har nu opnået rammeforbindelser af lanthanider, der samtidigt udviser egenskaberne af monomolekylære magneter og lanthanid termometre. Undersøgelsen er publiceret i RSC Advances .

"Lanthanidforbindelser af forskellige sammensætninger og strukturer er interessante for forskere på grund af deres magnetiske og luminescerende egenskaber. Dette er imponerende ikke kun fra et grundlæggende synspunkt, men også på grund af dets lovende teknologiske anvendelser.

"Vores mål var at skabe selvlysende forbindelser med en kombination af egenskaberne ved emissionstermometre og monomolekylære magneter. Eksempler på sådanne forbindelser er meget sjældne, mens de er af særlig interesse på grund af muligheden for at overvåge temperaturen på fremtidige monomolekylære magnetiske enheder ved molekylært niveau," sagde Alexey Bilyachenko, Ph.D., en førende forsker ved Joint Institute of Chemical Research ved RUDN University.

Kemikere har syntetiseret forbindelser baseret på silsesquioxaner, en organosiliciummatrix, der muliggør rammestrukturer med lanthanidioner af forskellig art. Dette væsentlige træk ved rammerne gør det muligt at opnå adfærd, der kombinerer egenskaberne af forskellige lanthanidcentre. De første tre eksempler på sådanne blandede metalrammer blev opnået. De indeholder alle fire lanthanidioner.

En forbindelse, der kombinerer dysprosium- og terbiumioner (såvel som en forbindelse, der indeholder en tredobbelt kombination - europium-terbium-yttrium) udviser både paramagnetiske egenskaber (interaktion med et magnetfelt) og emission (glødkarakteristisk for disse lanthanider).

Forbindelsen indeholdende europium- og dysprosiumioner viste sig at være den mest interessante. Det udviser samtidigt egenskaberne af en monomolekylær magnet og et lanthanidtermometer. Sammensætningen er anvendelig som emissionstermometer i et bredt temperaturområde fra 20 ℃ til 100 ℃ og er kendetegnet ved høj relativ termisk følsomhed (1,15 % K ^-1 ved 293 K). Fremstillingen af ​​denne forbindelse åbner store muligheder for det molekylære design af funktionelle lanthanidkomplekser.

"Komplekset, vi fik, udviser usædvanlige, multifunktionelle egenskaber - en enkeltmolekyle-magnet og et emissionstermometer med en selvkalibreringsmekanisme. Yderligere forskning på dette område er meget lovende for skabelsen af ​​ny generation af materialer," siger Alexey Bilyachenko, Ph. D., en førende forsker ved Joint Institute of Chemical Research ved RUDN University.

Flere oplysninger: Gautier Félix et al., Tetranukleære lanthanid-baserede silsesquioxaner:mod en kombination af en langsom afslapning af magnetiseringen og en luminescerende termometri, RSC Advances (2023). DOI:10.1039/D3RA04901A

Journaloplysninger: RSC Advances

Leveret af RUDN University