В КФУ создали новые материалы для люминесцентных бесконтактных термодатчиков
Решение проблемы бесконтактного измерения температуры в криогенных и нормальных условиях нашел выпускник Химического института им. А. М. Бутлерова Казанского федерального университета (КФУ) 2024 года Максим Жернаков, 17 декабря сообщает пресс-служба вуза.
Студент сделал научное открытие, разработав новые материалы, которые можно использовать для люминесцентной термометрии.
Научный руководитель Максима Жернакова, руководитель НИЛ координационных соединений, доцент кафедры неорганической химии Химического института им. А. М. Бутлерова КФУ Валерий Штырлин рассказал о разработке:
«Основой для решения важной научной проблемы стал наработанный сотрудниками нашей лаборатории и коллегами материал об устойчивых комплексах иттербия (III) с ароматическими N-донорами. При использовании пар лантанидов: тербий (III)-европий (III), диспрозий (III)-европий (III) и тербий (III)-самарий (III), были получены соединения, которые не уступают по стабильности материнскому иттербиевому комплексу и обладают температурно-зависимыми люминесцентными свойствами».
На основе редкоземельных металлов были созданы шесть новых люминесцентных соединений, которые изменяли цвет своего излучения при изменении окружающей температуры. Это их свойство было использовано для создания термометра нового типа.
Валерий Штырлин пояснил, что сотрудники Химического института КФУ и Школы естественных наук Тюменского государственного университета выполнили подбор условий, синтез, очистку, а затем термический и структурный анализ полученных новых комплексов. Дальнейшее же исследование их оптических свойств было сделано в Германии, в Гисенском университете им. Юстуса Либиха.
«Исследования позволили впервые описать трансфер энергии с иона диспрозия (III) на ион европия (III) в твердотельном координационном соединении и определить важнейшие их параметры для создания люминесцентных термометров», — сообщил ученый.
По результатам исследования стало ясно, отметил Штырлин, что значения относительной термической чувствительности новых соединений находятся в диапазоне от -10 до +65 °C — том же, что и у известных соединений-лидеров.
При этом, однако, их термическая стабильность превышает эти показатели у термометров на основе металлорганических каркасов и полимерных композитов, оказавшись на уровне неорганических материалов.
Результаты исследования были представлены в статье «Люминесцентные термометрические системы Dy³⁺/Eu³⁺ и Tb³⁺/Sm³⁺ на основе координационных соединений: новые пары к одобренным Tb³⁺/Eu³⁺?» (Luminescent Thermometer Systems Dy³⁺/Eu³⁺ and Tb³⁺/Sm³⁺ Based on Coordination Compounds: New Pairs to the Approved Tb³⁺/Eu³⁺?), опубликованной в журнале Chemistry of Materials.
В планах участников проекта проведение циклических измерений температур в различных средах, которые должны установить перспективность использования полученных материалов для бесконтактной термометрии в модельных и реальных системах.
После получения положительного результата тестирования ими запланирована разработка на основе этих соединений различных сенсоров, тест-систем и приборов для измерения температуры в быту, на производстве и в различных химических реакторах.
