Применение производных пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина для дизайна гетерометаллических белых люминофоров

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-73-00255

НазваниеПрименение производных пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина для дизайна гетерометаллических белых люминофоров

Руководитель Виноградова Катерина Александровна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В.Николаева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-203 - Химия координационных соединений

Ключевые слова Гетерометаллические координационные соединения, пиразол, фенантролин, медь, марганец, платина, цинк, алюминий, фотолюминесценция, квантовый выход, белоизлучающие люминофоры.

Код ГРНТИ31.17.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
На данный момент огромное потребление электроэнергии связано с освещением [1], при этом излучающий слой в осветительных приборах должны обладать белым спектром люминесценции, который привычен человеческом глазу. Несмотря на то, что комплексы иридия (2-х или 3-х компонентные излучающие системы – комбинации двух или трёх люминофоров) и платины (однокомпонентные эмиттеры) уже успешно используются для белой фотолюминесценции (ФЛ) в wLEDs, нужно отметить, что эти металлы очень дорогостоящие, что является существенным их недостатком. Также стоит отметить, что касается многокомпонентных систем, которые имеют наибольшее прикладное распространение, полученных с применением различных подходов [3–9], то одной из ключевых проблем их использования в осветительных устройствах является то, что разные флуорофоры зачастую имеют разную устойчивость, и, как следствие, могут по отдельности выходить из стоя (выгорать), что, естественно, нарушает баланс компонентов и в целом белое свечение [10, 11]. Кроме этого, их существенным недостатком является и то, что цвет излучения может зависеть от напряжения [11]. Стоит отметить, что системы, в которых используется одно вещество как эмиттер белого света, лишены этого недостатка, вследствие чего являются более перспективными для возможных приложений. На данный момент можно выделить следующие индивидуальные соединения, которые могут демонстрировать белую фотолюминесценцию: комплексы цинка(II) и кадмия(II) [12–15], хотя для них более характерно всё же голубое/синее свечение [16–20], комплексы платины [21–24], редкие примеры комплексов лантаноидов [25–27], некоторые органические молекулы [27–29]. В последние годы появляются работы, в которых используются комплексные соединения монетных металлов – медь(I) [30, 31], золото(I) [32, 33] и серебро(I) [34, 35]. Идея проекта заключается в том, чтобы разработать методики синтеза однокомпонентных эмиттеров на основе координационных соединений, имеющих два различных металлических центра (разные металлы/разное координационное окружение). Подбор металлов основывается на том, что комплексы разных металлов за счёт различного электронного строения, и, как следствие, разных механизмов релаксации возбуждённых состояний, дают полосы эмиссии в разных областях спектра. Предполагается, что при двухэлектронном переходе каждый ион металла в данном окружении будет давать эмиссию в характерной для него области, что приведёт к тому, что две или три полосы люминесценции от разных координационных центров будут перекрывать весь видимый диапазон, что будет наблюдаться как белая люминесценция. Для дизайна подобных соединений нужно подобрать такие органические лиганды, которые бы отвечали следующим требования: 1) содержали сопряжённую пи-систему с гетероатомами, что будет способствовать люминесценции комплексных соединений в видимой области, 2) имели два различных центра координации для ионов металлов, 3) простой синтез и функционализация в широких пределах. В качестве таких молекул в проекте предлагается использовать производные пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина, которые отвечают поставленным требованиям. Производные пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина являются плоскими молекулами с протяжённой пи-системой, что потенциально хорошо для синтеза люминесцирующих соединений, а двухстадийный синтез [36] представляет практически неограниченные возможности по получению различных заместителей во 2 и 3 положениях пиразольного цикла, включая заместители содержащие донорные атомы. При этом данные органические соединения практически не исследованы как лиганды для синтеза координационных соединений, в литературе имеется лишь одна публикация, в которой несколько пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролинов использованы как лиганды [37].

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Ю. А. Малахова, А. С. Берёзин, В. А. Санникова, А. Ю. Воробьев, Д. Ю. Наумов, Н. В. Первухина, К. А. Виноградова Синтез и фотолюминесцентные свойства комплексов Cu(I) и Mn(II) с новыми замещенными пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролинами Программа и тезисы докладов VI Школы-конференции молодых учёных «Неорганические соединения и функциональные материалы» ICFM-2022, Сборник тезисов VI Школы-конференция молодых учёных «Неорганические соединения и функциональные материалы» ICFM-2022, Академгородок, г. Новосибирск, 27 – 30 сентября 2022, стр. 80. (год публикации - 2022)
10.26902/ICFM_2022_060

2. К.А. Виноградова, Ю.А. Малахова, Н.В. Первухина, Д.Ю. Наумов, В.А. Санникова, А.Ю. Воробьёв Пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролины и фосфинатамиды – новые лиганды для синтеза комплексов Mn(II) Сборник тезисов IX Всероссийской конференции по химии полиядерных соединений и кластеров «Кластер-2022», IX Всероссийская конференция по химии полиядерных соединений и кластеров «Кластер-2022» 4-7 Октября, 2022, Нижний Новгород, стр. 128 (год публикации - 2022)

3. Малахова Ю.А., Рахманова М.И., Наумов Д.Ю., Виноградова К.А. Синтез, строение и фотолюминесцентные свойства гетерометаллических комплексов Сu(I)-Mn(II) на основе неокупроина Сборник тезисов IX Всероссийской конференции по химии полиядерных соединений и кластеров «Кластер-2022», IX Всероссийская конференция по химии полиядерных соединений и кластеров «Кластер-2022» 4-7 Октября, 2022, Нижний Новгород, стр. 152. (год публикации - 2022)

4. М.Д. Тайгинаa, Р.М. Хисамов Комплексы марганца(II) c фосфинатамидами: синтез, строение, фотолюминесцентные свойства XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», г. Томск, 15-19 мая 2023 (год публикации - 2023)

5. Ю. А. Малахова, А.С. Берёзин, Е.М. Глебов, В.А. Санникова, А.Ю. Воробьёв, Н.В. Первухина, Д.Ю. Наумов, Д.С. Колыбалов, М.М. Сыроквашин, К.А. Виноградова Luminescent polymorphism of mononuclear Cu(I) complexes with pyrazolo[1,5-a][1,10]phenanthrolines Inorganica Chimica Acta, Inorganica Chimica Acta, 2023, V. 555, P. 121604. (год публикации - 2023)
10.1016/j.ica.2023.121604

6. Виноградова К.А., Санникова В.А., Филиппов И.Р., Воробьёв А.Ю., Первухина Н.В., Наумов Д.Ю., Глебов Е.М., Малахова Ю.А., Берёзин А.С., Рахманова М.И. Синтез, строение и фотолюминесцентные свойства комплексных соединений с производными пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролина XV Симпозиум с международным участием «Термодинамика и материаловедение», XV Симпозиум с международным участием «Термодинамика и материаловедение», 3–7 июля, 2023, г. Новосибирск, стр. 140. (год публикации - 2023)
10.26902/THERM_2023_130

7. К. А. Виноградова, М. И. Рахманова, М. Д. Тайгина, Н. В. Первухина, Д. Ю. Наумов, В. А. Санникова, И. Р. Филиппов, Д. С. Колыбалов, А. Ю. Воробьёв Гетеролептические ионные комплексы меди(I) на основе пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролинов: синтез, строение и фотолюминесцентные свойства Координационная химия, Координационная химия, 2024. Т.50. (год публикации - 2024)

8. К.А. Виноградова, М.Д. Тайгина, А.С. Берёзин, В.А. Санникова, И.Р. Филиппов Пиразоло[1,5-a][1,10]фенантролины – новые лиганды для синтеза люминесцирующих комплексов d-металлов сборник тезисов XXV Юбилейной Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», Сборник тезисов XXV Юбилейной Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке», 2024 г (год публикации - 2024)

9. Виноградова К. А., Берёзин А.С., Тайгина М. Д., Первухина Н. В., Наумов Д. Ю., Санникова В. А., Филиппов И. Р., Колыбалов Д. С., Воробьёв А. Ю. White-green photoluminescence of manganese(II) complexes with pyrazolo[1,5-a][1,10]phenanthroline-3-carbonitrile Inorganica Chimica Acta (год публикации - 2024)
10.1016/j.ica.2024.122137

Публикации