Ученые из НИУ ВШЭ и Института нефтехимического синтеза РАН создали способ управлять цветом и яркостью свечения редкоземельных металлов (церия, лантана, тербия) с помощью органических молекул-лигандов.
Открытие связано с управлением энергией электронов редкоземельных металлов. Ученые выяснили, что, окружая ионы металлов определенными лигандами, можно создавать электростатическое поле, изменяющее энергетические уровни орбиталей. В отличие от традиционного процесса, где лиганд поглощает ультрафиолетовый свет и передает энергию напрямую электронам металла, новый метод использует промежуточное 5d-состояние. Это позволило, например, заставить церий светиться желтым вместо ультрафиолетового, а также добиться необычных оттенков свечения для других металлов, таких как тербий. Исследователи создали серию соединений для изучения закономерностей и подтверждения универсальности подхода.
Изменение цвета свечения редкоземельных металлов ранее встречалось редко, но его причины оставались неясными. Ученые теперь выяснили механизм этого процесса и разработали способ его управления. По их словам, этот метод позволит сделать производство светодиодов, экранов и лазеров более эффективным, создавая устройства с ярким, точно настраиваемым свечением для широкого спектра применений, от электроники до медицины.