ИСТИНА

При разработке современных сенсорных материалов важными требованиями являются неинвазивность и высокая чувствительность, обеспечивающие точность измерения различных объектов. Таким условиям удовлетворяют люминесцентные материалы, в особенности – материалы на основе координационных соединений лантанидов, детектирование сигнала которых особенно удобно благодаря узости и постоянному положению эмиссионных полос, длительным временам жизни и высокой интенсивности люминесценции. Особое место среди сенсорных материалов занимают люминофоры ИК-диапазона, незаменимые для биологических исследований. Однако эффективность их люминесценции крайне мала (обычно <1%), в первую очередь из за подверженности многим видам тушения и сложности подбора лиганда-сенсибилизатора. Среди основных тушителей люминесценции обычно рассматривают колебательное тушение, концентрационное тушение, а также тушение на дефектах. Однако говоря о координационных соединениях с органическими лигандами, последний тип тушения рассматривается редко, и считается, что кристалличность и морфология незначительно влияет на люминесценцию в КС. В своих работах мы, однако, заметили, что это не так, и целью данного исследования стало выявление влияния морфологии на люминесцентные свойства КС иттербия. Для этого необходимо получение эффективной ИК люминесценции, поэтому в качестве лиганда был выбран пиренат-ион с низкой энергией триплетного состояния (T1=14 600 см-1): мы ожидали, что он обеспечит эффективную передачу энергии на резонансный уровень Yb3+, высокое поглощение и минимальное колебательное тушение. Комплекс Yb(pyr)3, полученный при комнатной температуре, оказался аморфным и обладал крайне слабой люминесценцией, однако после кипячения осадка наблюдалась его постепенная кристаллизация, сопровождаемая увеличением размеров кристаллитов и соответствующим увеличением квантового выхода с 0.1 до 1.5%. Однако даже комплекс, для которого был достигнут наибольший квантовый выход, обладал сравнительно низкой степенью кристалличности, и дальнейшая оптимизация параметров синтеза не приводила к улучшению качества порошка. В то же время в ходе работы было показано, что для лантанидов большего радиуса α-фаза пирената оказывается более устойчивой. Поэтому для повышения кристалличности в дальнейшем был использован подход получения биметаллических соединений с гадолинием: как и ожидалось, они обладали бόльшим средним размером кристаллитов, меньшим влиянием способа получения на кристалличность, и, как следствие – большей интенсивностью люминесценции. Оптимизация состава и способа получения таких соединений позволила достичь рекордного значения квантового выхода иттербия в порошке среди КС – 6% для соединения Yb0.6Gd0.4(pyr)3, полученного в результате кипячения. Замена иона гадолиния на ион неодима также позволил добиться высокой кристалличности комплексов и как следствие – эффективной люминесценции. Причём использование двух люминесцирующих ионов позволило использовать соотношение их полос в качестве температурнозависимого параметра и, благодаря высокой термической стабильности комплексов, получить люминесцентный термометр на основе координационных соединений лантанидов с рекордным на сегодняшний день верхним значением рабочего диапазона температур. Термометр показал чувствительность в 3%, при этом соотношение полос обратимо изменялось после 10 циклов измерений в диапазоне 35-250 °С. В свою очередь, для получения биометок была успешно использована суспензия Yb(pyr)3 в водном растворе альгината натрия, обладающая высокой интенсивностью люминесценции, подходящим для клеточных применений размером частиц, а также низкой цитотоксичностью.