연결된 란타나이드가 수정 공학 분야에 빛을 비춥니다

Apr 26, 2023

과학자들은 두 개의 부드러운 결정을 연결하고 그 사이의 에너지 전달을 관찰했습니다. 이는 정교하고 반응성이 뛰어난 재료의 개발로 이어질 수 있는 발견입니다. 일본 홋카이도 대학의 과학자들이 진행한 연구는 다음과 같습니다.저널에 게재됨네이처커뮤니케이션즈.

연질 결정은 고도로 정렬된 구조를 가진 유연한 분자 고체입니다. 증기나 마찰과 같은 외부 자극을 받으면 분자 구조가 재정렬되고 모양, 색상 또는 발광이 변경되어 반응합니다.

이번 연구의 주 저자이자 홋카이도 대학의 재료화학자인 하세가와 야스치카(Yasuchika Hasegawa)는 "우리는 연질 결정을 분자 수준에서 병합하여 연결하면 어떤 일이 일어날지 알고 싶었습니다."라고 말했습니다. 하세가와와 그의 팀은 란탄족 원소라고 불리는 희토류 금속을 사용했는데, 이 금속의 이온은 반경이 비슷하고 따라서 유사한 구조를 형성합니다. 그 중 15가지가 있는 란탄족 화합물은 발광할 수 있다는 점에서 흥미롭습니다.

연구팀은 녹색을 발하는 란탄족 테르븀(Tb)과 노란색을 발하는 디스프로슘(Dy)으로 만들어진 결정의 구조를 연구했다. 연구팀은 먼저 각 란탄족 원소의 결정을 개별적으로 연결하고 화합물 내 구조와 에너지 전달을 관찰했습니다. 그런 다음 그들은 이 정보를 사용하여 피리딘 결합을 통해 Tb(III)과 Dy(III) 결정을 함께 병합하고 병합된 "분자 열차" 내에서 에너지 전달의 분자 구조를 조사했습니다.

그들이 청색광을 사용하여 기차의 디스프로슘 끝을 여기시켰을 때 반대쪽 테르븀 끝에서 녹색 발광이 관찰되었습니다. 그들의 계산에 따르면 에너지는 150마이크로미터 거리에 걸쳐 한 결정에서 다른 결정으로 전달되는 것으로 나타났습니다. "이 에너지 이동 거리는 란타나이드 배위 중합체 또는 복잡한 시스템에 대해 보고된 가장 긴 거리입니다"라고 Hasegawa는 말했습니다. 테르븀 끝은 0.60밀리초 동안 계속 발광했습니다.

부드러운 결정을 연결하면 반도체, 레이저, 광섬유 및 인쇄에 응용할 수 있는 새로운 결정 구조가 형성될 수 있습니다.

- 이 보도자료는 원래 홋카이도대학 홈페이지에 게재된 것입니다.