Комплексы лантаноидов с полициклическими ароматическими лигандами как потенциальные материалы для энергопреобразующих устройств

В связи с усложнением задач, которые ставят перед собой современные наука и техника, назрел переход от микрообъектов к нанообъектам, к созданию новых оптических материалов и функциональных устройств, построенных на основе наноразмерных структур (тонких плёнок, молекулярных агрегатов, кластеров, наночастиц и т. д.). Особое внимание уделяется созданию устройств и материалов для преобразования световой энергии в электрическую и обратно, обработки и хранения информации. В настоящее время технология органических светоизлучающих диодов (OLED) успешно конкурирует с технологией неорганических светоизлучающих диодов (LED) благодаря ряду преимуществ, таких как: низкое энергопотребление устройств, широкий угол обзора и высокая контрастность изображения, возможность изготовления прозрачных дисплеев на гибких подложках большой площади, широкий диапазон рабочих температур и меньший вес. Одним из перспективных классов эмиссионных материалов считаются комплексы лантаноидов, так как трехвалентные ионы Ln3+ способны генерировать узкие полосы металл-центрированной люминесценции, обусловленные электронными переходами внутри незаполненной 4f-подоболочки. В отличие от большинства органических и металлоорганических соединений, координационные комплексы некоторых лантаноидов (Pr, Nd, Sm, Ho, Er, Tm, Yb) способны генерировать излучение в ближнем ИК диапазоне спектра, что открывает широкие возможности практического применения ИК-излучающих OLED-устройств. Использование полициклических ароматических лигандов в настоящее время вызывает большой интерес. Наличие нескольких ароматических колец в лигандах позволяет получать соединения с разным числом металлов, с различной координацией и большим многообразием свойств, что было установлено ранее на примере нафталиновых комплексов лантаноидов. Развитием этого направления является получение гетеробиметаллических Yb-Er комплексов с мостиковым нафталиновым лигандом, что открывает возможности для создания новых ап-конверсионных материалов. Другим направлением является синтез комплексов с новым классом полициклических лигандов, простейшим из которых является перилен. К настоящему времени в литературе сведения о таких производных отсутствуют. Учитывая особенности электронного строения перилена, можно ожидать, что его соединения с лантаноидами будут обладать люминесцентными, проводящими, магнитными свойств и высокой химической активностью. Большие возможности в направлении создания материалов с заданными свойствами является функционализация лигандов. Создание на основе полициклических ароматических углеводородов N,O-хелатных лигандов за счет введения в систему азотсодержащих гетероциклов и ОН- групп, например, таких как бензо-1,10-фенантролин-11-ол и 12-гидрокси-1-азаперилен, открывает перспективы создания большого числа люминесцентных комплексов РЗМ, излучающих как в видимой области, так и в ИК-диапазоне. Новый класс люминесцентных и проводящих материалов, содержащих РЗМ, представляющий собой супрамолекулярные структуры, может быть получен на основе полифункциональных лигандов, содержащих полициклический ароматический остов и 2 или 4 функциональные группы (-СООН, -NH2). Перилен-3,4,9,10-тетракарбоновая кислота, например, успешно использовалась для создания структур на основе кобальта и цинка, обладающих интересными люминесцентными и магнитными свойствами. Для идентификации и характеристики полученных соединений будут привлечены все современные физико-химические методы исследования: ИК-, КР-, ЯМР-спектроскопия, электронная спектроскопия поглощения и люминесценции, масс-спектрометрия, MALDI-TOF спектрометрия, время-разрешенная люминесцентная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ. В результате реализации проекта будут разработаны методы получения комплексов РЗМ с полициклическими ароматическими лигандами, которые позволят получить новый класс лантаноидсодержащих соединений, предположительно обладающих ценными оптоэлектронными и фотовольтаическими свойствами.