Описано новое вещество для синтеза светящихся соединений

Ученые из Института физики имени Л.В. Киренского (ИФ) СО РАН и Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с российскими и иностранными коллегами определили кристаллическую структуру и характеристики нового, случайно полученного вещества. Эти данные помогут исследователям найти оригинальные подходы к синтезу светящихся веществ. Результаты работы были опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.

Свойства кристаллических веществ во многом определяются их атомарным строением, то есть тем, из каких атомов состоит кристалл и как они расположены относительно друг друга. Чтобы установить структуру вещества, ученые используют рентгеновское или нейтронное излучение: испускаемые волны после взаимодействия с кристаллом отклоняются от начальной траектории, и на расположенном за объектом экране появляются дифракционные картины, уникальные для каждого типа кристалла. Анализ этих изображений позволяет измерить электронную или ядерную плотность вещества, по которой можно восстановить атомарную структуру, используя как целый кристалл, так и порошок. Второй случай технически более сложен и требует особого профессионализма. С ним столкнулись в ходе своей работы ученые из ИФ СО РАН и СФУ. Физикам никак не удавалось получить кристалл из порошка, а без исследования структуры обнаруженные у него люминесцентные свойства (возбуждение, эмиссия, цвет излучения) не дают глубоких знаний. Кроме того, невозможно подтвердить даже чистоту вещества: оно может состоять просто из смеси участников реакции, в ходе которой его получили. Поэтому авторам было необходимо провести структурные исследования.

«Мы определили структуру абсолютно нового соединения NaLaW₂O₇(OH)₂(H₂O) и охарактеризовали его. Продукт получен случайно, и он может иметь уникальные свойства», — рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН и доцент Сибирского федерального университета Максим Молокеев. Именно он отвечал за структурные исследования и смог с помощью моделирования и компьютерных вычислений определить атомарное строение вещества.

В ходе гидротермальной реакции при магнитном перемешивании при комнатной температуре ученые по каплям добавляли к раствору La(NO₃)₃ раствор Na₂WO₄. Авторы обнаружили неизвестное ранее соединение, которое можно избавить от жидкости до NaLa(WO₄)₂ путем прокаливания на воздухе при ~350 °С, что является довольно низкой температурой для подобных реакций.

В результате выяснилось, что соединение действительно уникально. Более того, оно оказалось прекурсором — веществом-исходником, участвующим в синтезе известных, практически важных соединений, люминофоров. Это вещества, которые излучают свет определенного цвета при воздействии на них ультрафиолетом.

Так как полученное вещество было абсолютно новым, ученых заинтересовали его свойства. После общего исследования авторы сконцентрировались на изучении люминесценции (способность вещества светиться) и термического разложения, которое происходит только при высоких температурах (350 °С). Физики посчитали эти свойства наиболее перспективными для применения на практике.

«Работа проливает свет на механизмы гидротермального синтеза редкоземельных вольфраматов и молибдатов, что является ценным вкладом в копилку знаний о материалах и их переработке. Накопление структурных данных в определенный момент улучшает качество исследований, затем следует разработка материалов, обладающих заметно улучшенными свойствами и, как правило, высочайшей практической ценностью», — добавил ученый.

Авторы отметили, что работа в большей степени имеет фундаментальную значимость, нежели практическую. Это происходит потому, что новый материал при допировании (умышленное загрязнение чистого вещества) землями, редко встречающимися в природе, хоть и излучает в широком спектре, но не может применяться на практике, так как энергия выхода очень мала.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Университета Бохай, Северо-Восточного университета (Китай) и Национального института материаловедения (Япония).

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.