Открыт новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов

Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Факультета химии НИУ ВШЭ, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Дальневосточного федерального Университета открыли новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов. Эти соединения относятся к оснóвным солям и формируются при взаимодействии оксидов редкоземельных металлов с водными растворами простейшей аминокислоты – глицина. Открытие российских ученых расширяет фундаментальное понимание химии редкоземельных элементов и прокладывает новые подходы к получению функциональных материалов на основе редкоземельных металлов для биомедицинских (средства для биовизуализации и доставки лекарств), сенсорных (люминесцентные детекторы температуры) и каталитических применений. Результаты работы опубликованы в журнале European Journal of Inorganic Chemistry. . Оксиды редкоземельных элементов и аминокислоты относятся к веществам, которые химики изучают уже не одно десятилетие. Первые широко применяются в современных лазерных, электронных и каталитических технологиях, вторые известны как базовые «кирпичики жизни». Казалось бы, об их свойствах известно почти всё. Однако новое исследование российских учёных показало, что даже в области хорошо изученных соединений остается место неожиданному открытию: оксиды редкоземельных элементов оказались способны реагировать с простейшей аминокислотой – глицином, с образованием новых слоистых соединений.

Ученые из Москвы и Владивостока синтезировали и описали новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов с глицином – оксогидроксоглицинаты, перспективные соединения для биомедицины и химической промышленности. Результаты работы прокомментировала научный сотрудник Лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, кандидат химических наук Мария Теплоногова: «Открытые нами соединения достаточно необычны. Нестандартен и способ их получения – аминокислота глицин оказалась способна «расщеплять» при небольшом нагревании кристаллическую структуру оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), даже если они подвергались прокаливанию при 1000 градусах Цельсия.

Примечательно, что полученные соединения по химическому поведению напоминают слоистые гидроксиды редкоземельных элементов, открытые около 20 лет назад и являющиеся перспективной платформой для создания передовых материалов, в том числе химических люминесцентных сенсоров. В то же время, ряд структурных особенностей новых соединений отличает их от гидроксидов и сближает с оксидами РЗЭ. Именно поэтому они являются своеобразным «недостающим звеном» между оксидами и слоистыми гидроксидами редкоземельных элементов».

Дополнительные эксперименты показали, что молекулы других аминокислот (аланина или фенилаланина), имеющих больший размер, в аналогичных условиях с оксидами РЗЭ не реагируют. Это позволило авторам предположить, что формирование новых соединений РЗЭ происходит по топотактическому механизму, то есть в ходе реакции частично сохраняется пространственное расположение катионов, характерное для исходных веществ – оксидов РЗЭ.

Работа поддержана Российским научным фондом (№ 24-73-00216).