Выпускник Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского федерального университета 2024 года Максим Жернаков в процессе написания выпускной квалификационной работы сделал научное открытие – предложил решение проблемы бесконтактного измерения температуры в криогенных и нормальных условиях, разработав материалы для люминесцентной термометрии.

«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», – пояснил научный руководитель Максима, руководитель НИЛ координационных соединений, доцент кафедры неорганической химии Химического института им. А.М. Бутлерова КФУ Валерий Штырлин.

Шесть новых соединений на основе редкоземельных металлов отличает то, что при изменении окружающей температуры меняется спектр их излучения и, соответственно, цвет этого излучения. Температурно-зависимые люминесцентные свойства соединений легли в основу создания термометра нового типа.

«Подбор условий, целенаправленный синтез, очистка, термический анализ и структурный анализ на предмет соответствия материнской структуре были выполнены представителями Химического института КФУ и Школы естественных наук Тюменского государственного университета, а дальнейшее изучение оптических свойств полученных материалов проведено в Гиссенском университете имени Юстуса Либиха в Германии. 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 В. Штырлин.

Ученый уточнил: было установлено, что значения относительной термической чувствительности находятся в том же диапазоне, что и для известных соединений-лидеров, покрывая температурный интервал от - 10 до + 65 градусов Цельсия, при этом их термическая стабильность превосходит соответствующие показатели у термометров на основе металлорганических каркасов и полимерных композитов, что роднит синтезированные материалы с неорганическими.

Далее участники проекта планируют провести циклические измерения в различных средах для проверки полученных материалов на пригодность в модельных и реальных системах. Результаты исследования представлены в статье, опубликованной в международном рецензируемом журнале Chemistry of Materials.

В планах ученых – разработка на основе полученных соединений различных сенсоров, тест-систем и приборов для измерения температуры в быту, на производстве и в реакторах разных типов.