Группа «Люминесценция» лаборатории химии координационных соединений (ЛХКС)
Привет! Меня зовут Даниил, и сегодня я расскажу тебе о группе Люминесценции Лаборатории Химии Координационных Соединений (ЛХКС), в которой я работаю уже почти 6 лет.
Что такое Люминесценция?
По определению люминесценция – это явление нетеплового свечения материала под действием какого-либо возбуждения. Типов возбуждения довольно много: фотолюминесценция – при поглощении света, электролюминесценция – при протекании тока, биолюминесценция – в живых организмах и так далее. Общая концепция заключается в преобразовании какой-либо энергии (электрический ток, энергия УФ-излучения, трение и др.) в испускание фотонов видимого (и не только) света.
В нашей группе изучают эффект люминесценции на примере координационных соединений (КС) лантанидов (кстати, угадайте, кто и где напечатал эту картинку ⬇😉).
Особенностью ряда лантанидов является то, что у всех элементов ряда очень похожие химические свойства. Это связано с экранированием от внешних воздействий 4f-подуровня электронной оболочки, которая и заполняется в ряду лантанидов. Но всё-таки изменение количества электронов на этом подуровне влияет на то, фотоны какой длины волны будут испускаться. Это приводит к тому, что люминесцируют лантаниды всегда одним и тем же цветом. К примеру, соединения тербия (Tb) всегда светят зелёным, а европия (Eu) – красным.
На левой картинке видна ещё одна особенность люминесценции координационных соединений лантанидов – яркость их люминесценции. По сравнению с неорганическими соединениями лантанидов, координационные обладают на порядки большей яркостью из-за «эффекта антенны», которой является органическая часть координационного соединения.
О группе
Группа Люминесценции была образована в 2012 году тогда еще аспиранткой и выпускницей ФНМ Уточниковой Валентиной Владимировной для изучения особенностей люминесценции КС лантанидов. Всего за 8 лет в группе защитились 10 студентов-магистров, многие из которых сейчас работают в крупных международных лабораториях за рубежом, а сама Уточникова В.В. защитила кандидатскую и недавно докторскую диссертации. Сейчас в коллективе продолжают работу около 10 человек постоянных членов команды (но когда мы отмечаем Новый год или другие праздники, почему-то оказывается еще больше).
Группа плотно сотрудничает с научными коллективами Германии (KIT), Бельгии (Ugent), Польши (INTiBS) и другими лабораториями по всему миру (и в России тоже!), а часть наработок уже коммерциализирована европейской компанией EVOLED Ltd.
Мы работаем с люминесценцией ДЛЯ ВСЕГО:
1) Разработка и применение материалов для органических светодиодов (OLED) на основе КС лантанидов
2) Разработка материалов и методов люминесцентной печати
3) Разработка люминесцентных сенсоров на различные соединения (воду, глюкозу и др.) для применения в промышленности и медицине
4) Разработка радиолюминофоров постоянного действия на основе радиоактивности трития (тут у нас нет фотографий – это был секретный проект, а доступа к тритию у нас самих нет... Но поверьте – оно светилось даже там!)
5) Разработка люминесцентных термометров и термически активных покрытий.
А по ссылке можно увидеть первое в мире покрытие для высокотемпературной люминесцентной термометрии на основе КС лантанидов:
О коллективе
В Группе состоят люди увлеченные и трудолюбивые, поэтому в коллективе наблюдается атмосфера трудового ажиотажа и работы на серьёзный результат. Руководитель – Уточникова В.В. – задаёт высокие стандарты качества, соответствовать которым порой бывает достаточно трудно, но наши старшие ребята всегда готовы помочь советом, подсказкой или действием.
Кроме того, в нашей группе есть традиция патронажа, когда за каждым первокурсником закрепляется личный руководитель из более старших студентов, который играет роль гида и старшего товарища, помогая и направляя неопытного новичка. Обычно такой патронаж является хорошей школой и для новичка, и для руководителя-студента.
Почти все наши студенты уже ко второму-третьему курсу являются соавторами научных статей в рейтинговые зарубежные журналы, а на четвёртом-пятом уже пишут их сами. Вот только некоторые из статьей – наши студенты выделены жирным шрифтом:
Kovalenko A., Rublev P., Tcelykh L., Goloveshkin A., Lepnev L., Burlov A., Vashchenko A., Marciniak Ł., Magerramov A., Shikhaliyev N., Vatsadze S., Utochnikova V. Lanthanide complexes with 2-(tosylamino)-benzylidene-n-(aryloyl)hydrazones – universal luminescent materials. Chem. Mater. 31(3), 2019, 759-773. IF 9.890 DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03675
Kalyakina A., Utochnikova V., Bushmarinov I., Ananyev I., Eremenko I., Volz D., Ronicke F., Schepers U., Van Deun R., Trigub A., Zubavichus Y., Kuzmina N., Brase S. Highly luminescent, water-soluble lanthanide fluorobenzoates: Syntheses, structures and photophysics, part I: Lanthanide pentafluorobenzoates. Chem. Eur. J., 21(49), 2015, 17921–17932. IF 5.160 DOI: 10.1039/c3dt52600c
Khudoleeva V., Utochnikova V., Kalyakina A., Deygen M., Shiryaev A., Lebedeva V., Roslyakov I., Garshev A., Lepnev L., Schepers U., Bräse S., Kuzmina N. Surface modified EuxLa1-xF3 nanoparticles as luminescent biomarkers: Still plenty of room at the bottom. Dyes Pig., 143, 2017, 348–355. IF 3.767 DOI: 10.1016/j.dyepig.2017.04.058
Aslandukov A., Utochnikova V., Goriachiy D., Vashchenko A., Tsymbarenko D., Hoffmann M., Pietraszkiewicz M., Kuzmina N. The development of the new approach toward lanthanide-based OLED fabrication: New host materials for Tb-based emitters // Dalton Trans. — 47, 2018, 16350-16357. IF 4.099DOI:10.1039/C8DT02911C
Koshelev D., Averin A., Meschkov A., Medved'ko A., Chikineva T., Schepers U., Vatsadze S., Khudoleeva V., Goloveshkin A., Vashchenko A. Tsymbarenko D., Utochnikova V. On the design of new europium heteroaromatic carboxylates for OLED application. Dyes and Pigments, 170, 2019, 107604. IF 3.767DOI:10.1016/j.dyepig.2019.107604
Чем занимаюсь я
Моя магистерская работа была немного оторвана от основной тематики лаборатории, поскольку я начинал её делать во время стажировки в Германии (в группе проф. Брэзе из Карлсруйского Технологичесткого Института). Тема моей ВКР звучала так: Синтез, структура и люминесцентные свойства комплексов Cu(I) с новыми 2-пиридинфосфиновыми лигандами. Как видите, тут нет ни слова про лантаниды. Однако полученные результаты базируются на моем предыдущем опыте, полученном на младших курсах при работе с люминесцирующими координационными соединениями лантанидов и их применением в том числе в OLED. Кстати, результаты этой работы скоро будут опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.
В свободное время я также занимался разработкой метода люминесцентной печати чернилами на основе КС лантанидов. Люминесцентная печать может быть применена для защиты ценных бумаг, документов или денег. Сейчас эта работа так продвинулась, что стала одним из официальных направлений работы группы.
Нет, моя виза справа настоящая! И хотя я могу и сам сделать не хуже с использованием своей палитры (слева), прямо в точности такую же сделать почти невозможно: многоцветовые рисунки, которые видны только под определённым излучением, являются очень надёжной системой защиты, поскольку в таком случае невозможна обратная интерпретация рисунка. То есть, наблюдая люминесцентную картинку, невозможно подобрать состав и пропорцию чернил для создания подобия.
Некоторые лантаниды могут излучать в ближнем инфракрасном диапазоне, который человеческий глаз не различает. Это тоже можно использовать для создания невидимых люминесцентных меток, которые не только невидимы без специального освещения, но и для их наблюдения может потребоваться специальное оборудование. Попробуй такие подделать!
Контакты
Что-то, хотя мало и скучно, можно найти на официальном сайте группы.
Но лучше писать мне в личные сообщения или подробнее ознакомиться с текущими тематиками работы в сентябре. Для этого нужно будет подойти в комнату 554 Химического факультета (это базовая комната для нашей Группы) и попросить провести демонстрацию.
Если у вас появились вопросы или я о чем-то забыл рассказать тут – пишите!