Ученые получили молекулярный термометр с рекордной точностью

Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва), Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) синтезировали два новых комплекса, в каждый из которых вошли ионы европия и тербия. Эти металлы связали с органическими группами в виде нескольких углеродных колец. При этом комплексы состояли из одних и тех же атомов, но немного отличались их взаимным расположением.

Чтобы исследовать свойства материалов, ученые охладили их до температуры жидкого азота (-196°C) и облучили ультрафиолетом. В таких условиях оба соединения испускали зеленое свечение, за которое отвечает тербий. При нагревании (до комнатной температуры, а затем до 126°C) энергия от иона тербия переходила к иону европия, и свечение становилось красным. При этом интенсивность как зеленого, так и красного света напрямую зависела от температуры, что позволяет использовать новые материалы в качестве термометров.

При сравнении материалов оказалось, что, если изменить положение в молекуле даже одного атома, диапазон температур, при которых работает материал, значительно смещается, а температурная чувствительность возрастает на 40%. При этом меняется и природа процессов, ответственных за перенос энергии. Это связано с тем, что укладка молекулы влияет на то, как атомы металлов взаимодействуют с окружающими их органическими фрагментами. От этого, в свою очередь, зависит перенос энергии в молекуле и характеристики свечения при разных температурах.