لقد تعلموا في روسيا التحكم في سطوع المجمعات الجزيئية

المواد التي يمكن أن تتوهج (luminesce) تحت تأثير الإشعاع الخارجي تستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا والطب. على سبيل المثال، يتم استخدامها لصنع مصابيح LED لشاشات الهاتف والكمبيوتر، بالإضافة إلى “علامات” لتتبع الأورام ونقل الأدوية في الأنسجة الحية. تعتبر مجمعات اللانثانيدات مواد مضيئة واعدة – مجموعات من 15 معدنًا لها غلاف إلكتروني فريد يمنح معظم أيونات اللانثانيدات مجموعة مميزة من الخطوط الطيفية (طيف التلألؤ). ومع ذلك، فإن هذه العناصر لا تمتص الضوء بشكل جيد، لذلك يقوم الكيميائيون “بخياطة” الجزيئات العضوية (الروابط) عليها، والتي تلتقط الطاقة وتنقلها إلى المعدن. في الوقت نفسه، من الصعب جدًا التنبؤ بمدى فعالية المجمع الناتج: فحتى التغيير الطفيف في بنية اللجند يمكن أن يؤثر بشكل غير متوقع على التوهج النهائي. ولذلك، يسعى العلماء جاهدين لإيجاد طريقة لضبط تألق هذه المركبات. باحثون من P.N. قام معهد ليبيديف الفيزيائي RAS (موسكو) بتصنيع ثلاث روابط عضوية جديدة للمواد المضيئة. اتخذ الباحثون كأساس لجزيء عضوي معروف يحتوي على الأكسجين والفلور، بالإضافة إلى جزء عطري. وتم نشر نتائج الدراسة، المدعومة بمنحة من مؤسسة العلوم الروسية (RSF)، في مجلة Dalton Transactions. لقد قام الكيميائيون بتعقيد هذا الإطار الجزيئي عن طريق إدخال شظايا تحتوي على ذرات السيليكون أو الجرمانيوم أو القصدير. ونظرًا لأن هذه العناصر أثقل بكثير من الكربون، فيمكنها تعزيز اقتران المدار المغزلي، وهو تأثير كمي يزيل جزئيًا القيود المفروضة على بعض التحولات الإلكترونية ويسهل نقل الطاقة إلى أيون المعدن. وربط العلماء الروابط الناتجة مع أيونات اليوروبيوم، أحد اللانثانيدات. وكانت النتيجة ثلاثة مجمعات جديدة تختلف عن بعضها البعض فقط في العنصر الذي يوجد في الليجند – السيليكون أو الجرمانيوم أو القصدير. قام الباحثون بدراسة خصائص التألق للمركبات الناتجة تحت الأشعة فوق البنفسجية من أجل فهم كيفية تأثر التألق عن طريق استبدال عنصر بعنصر آخر. من بين المركبات الثلاثة الجديدة، لوحظ التلألؤ الأكثر فعالية في المجمع مع السيليكون: كان العائد الكمي للتلألؤ (كفاءة تحويل الطاقة فوق البنفسجية إلى توهج خاص بها) أعلى مرة ونصف من المجمع مع القصدير. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن السيليكون، من ناحية، يعزز امتصاص الضوء، ومن ناحية أخرى، لا يؤدي إلى تفعيل الآلية الجانبية لفقدان الطاقة التي نشأت في حالة ذرتين أثقل أخريين – الجرمانيوم والقصدير. Alexey Ferulev في عملية قياس خصائص الانارة للمجمعات الجديدة / © Evgenia Varaksina / P.N. معهد ليبيديف الفيزيائي RAS ومن المثير للاهتمام أن المجمع مع السيليكون هو الأكثر واعدة، ليس فقط بسبب توهجه الساطع، ولكن أيضًا لأن السيليكون يعتبر أكثر أمانًا مقارنة بالجرمانيوم والقصدير. وهذا سيسمح باستخدام المجمع الجديد كعلامة مضيئة للطب الحيوي – على سبيل المثال، لمراقبة حركة الخلايا وتوصيل الأدوية إلى الجسم. “لقد أظهرنا أنه من الممكن التحكم في كفاءة نقل الطاقة في الجزيء وزيادة سطوع تألق المادة عن طريق تغيير بنية الجزيء بدقة. فبدلاً من تصنيع عدد كبير من المركبات المماثلة، يكفي استبدال ذرة واحدة فقط للتأثير بشكل كبير على كفاءة نقل الطاقة وخصائص المادة. في المستقبل، نخطط لدراسة كيف ستؤثر التعديلات الإضافية للمجمع الأكثر نجاحًا مع السيليكون على خصائص الانارة وما إذا كان سيكون بمقدورهم إنشاء المزيد من الفعالية تقول رئيسة المشروع المدعوم بمنحة مراسلون بلا حدود، إيفجينيا فاراكسينا، الباحثة المبتدئة في مختبر “التحليل الطيفي الجزيئي للمواد المضيئة” في P.N. المعهد الفيزيائي. ليبيديف راس.