Фотолюминесцентные материалы - это нечто большее, чем просто светящиеся в темноте звезды, которые ваши родители в детстве приклеивали к потолку вашей спальни. Фотолюминесцентные материалы широко используются в различных областях применения - от медицинской визуализации до телевизионных экранов. Однако повышение их эффективности остается ключевой задачей. Исследователи из Университета Тохоку, Токийского университета науки и Индийского технологического института в Мадрасе успешно увеличили квантовый выход фосфоресценции кластеров серебра (Ag), используя эффект тяжелого атома - подход, который до сих пор не был полностью исследован в металлических кластерах.
Результаты были опубликованы в журнале Small 3 марта 2025 года.
Разработка люминесцентных материалов и сенсибилизаторов с использованием металлических кластеров является важнейшей задачей в материаловедении. Защищенные лигандами металлические кластеры проявляют некоторую фосфоресценцию при комнатной температуре, однако необходимо проделать дополнительную работу, чтобы найти способы повышения эффективности их излучения.
"Первым ключом к тому, как повысить эффективность фосфоресцирующих материалов, стал принцип, который уже давно применяется к органическим флуоресцентным красителям, - объясняет Юити Негиши (Университет Тохоку). - При включении в красители тяжелых элементов, таких как йодид и бром, создается эффект тяжелых атомов, который усиливает фосфоресценцию. Однако его потенциал в кластерах металлов, защищенных лигандами, был в значительной степени неисследован.
В этом исследовании исследователи успешно продемонстрировали, что эффект внутреннего тяжелого атома, индуцируемый инкапсулированным ионом йодида, играет жизненно важную роль в улучшении фосфоресценции. Эффект тяжелых атомов способствует желательному процессу, называемому межсистемным пересечением (ISC) в возбужденных состояниях, приводящему к усилению фосфоресценции.
Используя точные методы синтеза, исследовательская группа успешно сконструировала металлические кластеры с использованием Ag либо с инкапсулированным сульфидным (SS 2−) ионом, либо с иодидным (IS−) анионом. Структурный анализ с помощью рентгеновской дифракции монокристаллов подтвердил успешное формирование этих кластеров S@Ag 54 и I@Ag 54. Фотофизические измерения выявили резкое увеличение эффективности фосфоресценции при замене SS 2− на IS−.
Это открытие обеспечивает новую стратегию проектирования люминесцентных материалов следующего поколения и триплетных сенсибилизаторов, которые могут быть применены в таких областях, как биоизображение, фотонные устройства и технологии преобразования энергии. Исследовательская группа стремится продолжить изучение того, как инкапсулированные частицы (в данном случае добавленные ионы) влияют на другие фотофизические и электронные свойства.
Комментарии