Химический дизайн и способы управления фотоактивностью и магнитными свойствами кристаллов светоизлучающих и магнитоактивных полиядерных соединений с атомами 3d- и 4f-элементов

Проект затрагивает решение научной проблемы, связанной с исследованиями влияния внутри- и межмолекулярных нековалентных взаимодействий на физико-химические свойства (люминесцентные и магнитные) кристаллов, содержащих полиядерные молекулы с атомами d- и 4f-элементов, в рамках поиска способов получения легко фиксируемого обратимого отклика материала на внешние воздействия (наложение магнитного поля, источник света, электрическое напряжение или сорбция/десорбция субстрата). Предполагается, что решение задач проекта будет способствовать развитию методологий синтеза новых интеллектуальных материалов, перспективных для применения в качестве молекулярных сенсоров, элементов памяти, селективных сорбентов. Кроме того, такие вещества могут быть полезны как компоненты активных элементов устройств, используемых в флуоресцентном иммунноанализе, в лазерных установках, системах освещения, электролюминесцентных приборах и диодах, электронно-лучевых трубках, а также в качестве составных частей контрастирующих агентов, секретных чернил, солнечных батарей или в системах визуализации изображений [Luminescent Materials and Applications, Ed. A. Kitai, 2008, 278 p.]. Дизайн органических фотосенсибилизаторов доминирует в развитии методов создания интеллектуальных оптических устройств на основе соединений с атомами лантанидов из-за их высоких молярных коэффициентов поглощения (по сравнению с другими фотоактивными неорганическими материалами), широких возможностей молекулярного химического дизайна, а также эффективной сенсибилизации металлоцентров для управления и усиления процессов люминесценции. С этой точки зрения выбранные нами в качестве объектов исследования гетерометаллические комплексы, содержащие стехиометрические комбинации ионов 3d- и 4f-металлов, позволяют существенно увеличить круг объектов исследований. Во-первых, это связано с тем, что 3d-4f-комплексы могут способствовать расширению функциональности материалов на их основе за счет следующих факторов: 1) покрытия дальнего и ближнего УФ цвета, 2) реализации эффективных способов переноса внешней энергии к люминесцирующему металлоцентру, 3) расширения возможностей управления свойствами кристаллов таких соединений путем варьирования природы d- и 4f-металлоцентров, входящих в состав полиядерных архитектур, 4) подбора органических и неорганических лигандов, выполняющих концевые или мостиковые функции. В задачи проекта входит разработка подходов к синтезу новых молекулярных 4f- и/или d-4f комплексов, проявляющих уникальные люминесцентные (в области видимого ультрафиолета (УФ) и ближнего инфракрасного излучения (БлИК)) и/или магнитные (переход в магнитное упорядочение, гистерезис намагниченности) свойства. На базе полученных комплексов планируется разработка методик синтеза координационных полимеров, физико-химические свойства которых определяются функциональными группами лигандов и парамагнитными центрами. А также будут исследованы факторы, влияющие на спектральные и магнитные свойства (внутри- и межмолекулярные взаимодействия лигандов в комплексе, эффективность переноса энергии к иону лантанида, наличие/отсутствие субстрата и его природа, влияние наличия и природы сольватных молекул в кристаллах). На кристаллическом уровне будут получены твёрдые растворы молекулярных комплексов лантанидов, светоизлучающих белым цветом, для которых индекс цветопередачи (CRI) и цветовая температура (CCT), как правило, корректируются соотношением разных металлов в кристалле. Так же на основе твердых растворов комплексов, в которых супрамолекулярные взаимодействия определяют (в некоторой мере) люминесцентные свойства, будут изучены способы усиления эффективности эмиссии, увеличения времени жизни люминесценции и квантового выхода за счет допирования их ионами других лантанидов.