Биметаллические тетрафтортерефталаты тербия и европия с фенантролином: фотостабильность и применение в термометрии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы люминесцентные комплексы тербия и европия с тетрафтортерефталевой кислотой и фенантролином для применения в термометрии. Показано, что в отличие от смеси индивидуальных комплексов, демонстрирующих различную скорость фотодеградации, биметаллический комплекс сохраняет стабильное соотношение интенсивностей полос излучения Tb3+ и Eu3+ при общем снижении интенсивности люминесценции. Разработаны композитные материалы на основе синтезированных комплексов в полиимидных и полистирольных матрицах, сочетающие термочувствительные свойства с механической устойчивостью. Полученные результаты открывают перспективы создания стабильных люминесцентных термометров для биологических и микроэлектронных применений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Анастасия Вадимовна Орлова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: lea.rosa.17@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2534-2835

асп. 3 г/о, Факультет наук о материалах

Россия, Москва

Любовь Олеговна Целых

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: tcelykh@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-1250-4017

асп. 4 г/о. Химический факультет

Россия, Москва

Даниил Сергеевич Кошелев

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: koshelevds@my.msu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8210-6690

к. х. н., младший научный сотрудник, Химический факультет

Россия, Москва

Антон Витальевич Булатов

Образовательный центр «Сириус»

Email: toni.bulatov.07@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-2412-9145
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Милена Руслановна Гарбузова

Образовательный центр «Сириус»

Email: garbuzovamilenka@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-7108-3455
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Кирилл Романович Зезюля

Образовательный центр «Сириус»

Email: kirillzezyulya@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-2582-479X
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Евгений Дмитриевич Маршев

Образовательный центр «Сириус»

Email: marshev07@bk.ru
ORCID iD: 0009-0001-6089-7695
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Лада Сергеевна Рубанова

Образовательный центр «Сириус»

Email: lada.rubanova.00@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-0425-5046
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Тимофей Леонидович Цымбал

Образовательный центр «Сириус»

Email: cymbalt112@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-4695-4045
Россия, Краснодарский край, Федеральная территория «Сириус»

Валентина Владимировна Уточникова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: valentina@utochnikova.ru
ORCID iD: 0000-0002-0830-1268

д. х. н., проф. Факультет наук о материалах

Россия, Москва

Список литературы

  1. Dramićanin M. D. Trends in luminescence thermometry. Journal of Applied Physics. 2020; 128(4). doi: 10.1063/5.0014825.
  2. Brites C., Lima P. P., Silva N., Millán Á., Amaral, Palacio F., Carlos L. Lanthanide-based luminescent molecular thermometers. New Journal of Chemistry. 2011; 35:1177–1183. doi: 10.1039/C0NJ01010C.
  3. Allison S. W., Gillies G. T. Remote thermometry with thermographic phosphors: Instrumentation and applications. Review of Scientific Instruments. 1997; 68(7):2615–2650. doi: 10.1063/1.1148174.
  4. Pudovkin M. S., Morozov O. A., Pavlov V. V., Korableva S. L., Lukinova E. V., Osin Y. N., Evtugyn V. G., Safiullin R. A., Semashko V. V. Physical Background for Luminescence Thermometry Sensors Based on Pr3+: LaF3 Crystalline Particles. J. Nanomater. 2017; 2017:1–9. doi: 10.1155/2017/3108586.
  5. Geitenbeek R. G., Vollenbroek J. C., Weijgertze M. H., et al. Luminescence thermometry for: In situ temperature measurements in microfluidic devices. Lab on a Chip journal. 2019; 19(7):1236–1246. doi: 10.1039/c8lc01292j.
  6. Aldén M., Omrane A., Richter M., Särner G. Thermographic phosphors for thermometry: A survey of combustion applications. Prog Energy Combust Sci. 2011; 37(4):422–461. doi: 10.1016/j.pecs.2010.07.001.
  7. Vialtsev M. B., Tcelykh L. O., Kozlov M. I., Latipov E. V., Bobrovsky A. Y., Utochnikova V. V. Terbium and europium aromatic carboxylates in the polystyrene matrix: The first metal-organic-based material for high-temperature thermometry. Journal of luminescence. 2021; 239:118400. doi: 10.1016/j.jlumin.2021.118400.
  8. Tcelykh L. O., Latipov E. V., Lepnev L. S., Anosov A., Kozhevnikova V., Kuzmina N. P., Utochnikova V. V. Highly Sensitive and Highly Emissive Luminescent Thermometers for Elevated Temperatures Based on Lanthanide-Doped Polymers. Inorganics. 2023; 11(5):189. doi: 10.3390/inorganics11050189.
  9. Tcelykh L. O., Kozhevnikova V.Yu., Goloveshkin A. S., Latipov E. V., Gordeeva E. O., Utochnikova V. V. Sensing temperature with Tb-Eu-based luminescent thermometer: A novel approach to increase the sensitivity. Sensors Actuators A Phys. 2022; 345:113787. doi: 10.1016/j.sna.2022.113787.
  10. Savostianov A. O., Eremchev I. Yu., Naumov A. V. Luminescence Nanothermometry by Single Organic Molecules: Manifestation of Electron-Phonon Interaction. Photonics Russia. 2023; 17(7):508–515. doi: 10.22184/1993-7296. Савостьянов А. О., Еремчев И. Ю., Наумов А. В. Люминесцентная нанотермометрия с одиночными органическими молекулами: влияние электрон-фононного взаимодействия. Фотоника. 2023; 17(7):508–515. doi: 10.22184/1993-7296.
  11. Povolockij A. V., Smirnova O. S., Soldatova D. A., Luk’yanov D. A. Fluorescentnye ratiometricheskie termometry na osnove diad tetrafenilporfirina i metallirovannogo cinkom tetrafenilporfirina. Izvestiya Rossijskoj akademii nauk. Seriya fizicheskaya. 2023; 87(11):1631–1636. doi: 10.31857/S0367676523702824. Поволоцкий А. В., Смирнова О. С., Солдатова Д. А., Лукьянов Д. А. Флуоресцентные ратиометрические термометры на основе диад тетрафенилпорфирина и металлированного цинком тетрафенилпорфирина. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2023; 87(11):1631–1636. doi: 10.31857/S0367676523702824.
  12. Khodunkov V. P. Physical and technical aspects of radiometric thermometry from the perspective of a new definition of the temperature unit. Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2024; 194(7):753–764. doi: 10.3367/UFNe.2023.10.039571.
  13. Gurbatov C. O., SHevlyagin A.V., ZHizhchenko A.YU., Modin E. B., Kuchmizhak A. A., Kudryashov S. I. Fototermicheskaya konversiya i lazerno-inducirovannye transformacii v splavnyh kremnij-germanievyh nanochasticah. Pis’ma v ZHurnal eksperimental’noj i teoreticheskoj fiziki. 2024; 119(11–12):882–889. DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782412003 Гурбатов C. О., Шевлягин А. В., Жижченко А. Ю., Модин Е. Б., Кучмижак А. А., Кудряшов С. И. Фототермическая конверсия и лазерно-индуцированные трансформации в сплавных кремний-германиевых наночастицах. Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024; 119(11–12):882–889. DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824120036.
  14. Pan Y., Su H., Zhou E., Yin H., Shao K., Su Z. A stable mixed lanthanide metal-organic framework for highly sensitive thermometry. Dalton Trans. 2019; 48:3723–3729. doi: 10.1039/C9DT00217K.
  15. Lapaev D. V., Nikiforov V. G., Lobkov V. S., Knyazev A. A., Galyametdinov Y. G. Journal of Materials Chemistry C. 2018; 6(35):9475–9481. doi: 10.1039/C8TC01288A.
  16. Meng X., Song S.-Y., Song X.-Z., Zhu M., Zhao S.-N., Wua L.-L., Zhang H.-J. A Eu/Tb-codoped coordination polymer luminescent thermometer. Inorg. Chem. Front. 2014; 1:757. doi: 10.1039/c4qi00122b.
  17. Dasari S., Singh S., Sivakumar S., Patra A. K. Dual-Sensitized Luminescent Europium(III) and Terbium(III) Complexes as Bioimaging and Light-Responsive Therapeutic Agents. Chem. Eur. J. 2016; 22:17387–17396. doi: 10.1002/chem.201603453.
  18. Naumov A. V., Utochnikova V. V. Achievements and Perspectives of Luminescence at the All-Russian Conference with International Participation LUMOS-2024. Photonics Russia. 2024; 18(3):224–228. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.3.224.228. Наумов А. В., Уточникова В. В. Достижения и перспективы люминесценции на всероссийской конференции с международным участием LUMOS-2024. Фотоника. 2024; 18(3):224–228. doi: 10.22184/1993-7296.FRos.2024.18.3.224.228.
  19. Di W., Li J., Shirahata N., Sakka Y., Willingere M.-G., Pinna N. Photoluminescence, cytotoxicity and in vitro imaging of hexagonal terbium phosphate nanoparticles doped with europium. Nanoscale. 2011; 3:1263–1269. doi: 10.1039/C0NR00673D.
  20. Brites C. D.S., Milla A., Carlos L. D. Lanthanides in Luminescent Thermometry. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. 2016; 281:339–427. doi: 10.1016/bs.hpcre.2016.03.005.
  21. Emelina T., Zadoroznaya A., Kalinovskaya I., Mirochnik A. Unexpected luminescent and photochemical properties of europium(III) cinnamates – Theoretical and experimental study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2020; 225: 117481.
  22. Vialtsev M. B., Tcelykh L. O., Bobrovsky A.Yu., Utochnikova V. V. Lanthanide Complexes for Elevated Temperature Luminescence Thermometry: Mixture vs Bimetallic Compound. Journal of Alloys and Compounds. 2022; 924:166421. doi: 10.1016/j.jallcom.2022.166421.
  23. Qin R., Liu L. Electrospinning synthesis of Fe3O4/Eu(DBM)3phen/PVP multifunctional microfibers and their structure, luminescent and magnetic properties. J. Mater Sci: Mater Electron. 2021; 32:18741–18750. doi: 10.1007/s10854-021-06393-5.
  24. Utochnikova V. V., Grishko A., Vashchenko A., Goloveshkin A., Averin A., Kuzmina N. Lanthanide perfluoroterephthalates for luminescent ink-jet printing. European Journal of Inorganic Chemistry. 2017; 48:5635–5639. doi: 10.1002/ejic.201700896.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Полимерные композиты: а) – порошковая дифрактограмма комплекса [Eu2(TFTA)3(Phen)2]∙2H2O в сравнении с литературными данными [24]; b) – термогравиметрические кривые разложения [Tb2(TFTA)3(Phen)2]∙2H2O; c) – фотография СЭМ [(Eu0.005Tb0.995)2(TFTA)3(Phen)2]∙2H2O; d) – фото композитных материалов на основе [(Eu0.02Tb0.98)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O и PS или PI2050

Скачать (249KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Исследование люминесцентных свойств: а) – спектры люминесценции [(EuхTb1-х)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O; b) – зависимости интегральных интенсивностей спектров люминесценции порошков монометаллических комплексов [Eu2(TFTA)3Phen2]∙2H2O (красные точки) и [Tb2(TFTA)3Phen2]∙2H2O (зеленые точки); c) – зависимость LIR от времени при постоянном облучении УФ 365 нм и 100 °С; d) – фото при облучении УФ лампой (365 нм) композитных материалов на основе [(EuхTb1-х)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O в PS (х = 0, 0.001, 0.02, 1); e) – порошковые дифрактограммы комплекса [Eu2(TFTA)3(Phen)2]∙2H2O до и после фотодеградации; f–h) – зависимость: f) – спектров люминесценции порошка [(Eu0.001Tb0.999)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O; g) – LIR композита на основе [(Eu0.0001Tb0.9999)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O в PI2050; h) – LIR порошка [(Eu0.001Tb0.999)2(TFTA)3Phen2]∙2H2O от температуры

Скачать (362KB)
Метаданные

© Орлова А.В., Целых Л.О., Кошелев Д.С., Булатов А.В., Гарбузова М.Р., Зезюля К.Р., Маршев Е.Д., Рубанова Л.С., Цымбал Т.Л., Уточникова В.В., 2025