Введение к работе
Актуальность темы.
В последние годы интенсивно ведутся исследования и экспериментальные разработки материалов для органических светодиодов, оптических усилителей, световых панелей и энергосберегающих источников света на основе соединений лантаноидов. Варьируя ионы в комплексах лантаноидов появляется возможность создания на их основе источников света с монохроматическим излучением. Путем комбинирования ионов и лигандной оболочки можно добиться любого цвета излучения, в том числе белого. Однако практическое использование координационных соединений лантаноидов в настоящее время ограничено. Это обусловлено кристаллизацией и агрегацией молекул в пленке светоизлучающего материала, что приводит к появлению дефектов и самогашению люминесценции. Одним из возможных путей устранения этих недостатков является использование мезогенных соединений лантаноидов. Наличие в структуре последних длинных торцевых углеводородных заместителей, затрудняющих кристаллизацию, дает возможность получать на их основе малодефектные пленки и добиться максимальной эффективности излучения таких материалов. Структурное подобие (анизотропная форма, наличие алкильных цепей в торцевых частях молекул) с проводящими сопряженными полимерами, обеспечивающее их хорошую взаимную растворимость и смешиваемость, предполагает возможность получения эмиттеров с максимальным переносом энергии излучения с полимера на комплекс и высоким квантовым выходом люминесценции.
Цели и задачи работы. Целью диссертационной работы являлось создание высокоэффективных люминесцентных сред на основе мезогенных аддуктов трис(-дикетонатов) лантаноидов.
Для достижения поставленной цели в процессе работы решались следующие задачи:
-
Синтез мезогенных аддуктов трис(-дикетонатов) серии лантаноидов, поглощающих в широком интервале длин волн.
Исследование люминесцентных свойств полученных соединений.
-
Оценка влияния надмолекулярной организации комплексов лантаноидов на люминесцентные характеристики материалов на их основе.
-
Получение оптически изотропных пленок на основе мезогенных комплексов лантаноидов.
-
Получение композиционных материалов на основе сопряженных полимеров и мезогенных аддуктов лантаноидов с высокоэффективной люминесценцией.
-
Установление факторов, определяющих эффективность люминесценции в композиционных материалах на основе сопряженных полимеров и мезогенных аддуктов лантаноидов.
Научная новизна полученных результатов заключается в том, что в работе впервые:
- получены фото- и термостабильные мезогенные комплексы лантаноидов, обладающие высокой эффективностью люминесценции.
- определены термодинамические параметры фазовых переходов в жидкокристаллических комплексах лантаноидов.
- рассмотрено влияние молекулярной структуры и надмолекулярной организации комплексов на их люминесцентные характеристики.
- изучены и обсуждены процессы переноса энергии в композитах на основе сопряженных полимеров и мезогенных комплексов лантаноидов.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
а). Однородные прозрачные пленки с микродобавками аддуктов трис(-дикетонатов) лантаноидов могут быть использованы в сельском хозяйстве при создании прозрачных светотрансформирующих покрытий для теплиц.
б). Показана возможность повышения эффективности люминесценции при использовании лантаноидов в качестве эмиттеров в полимерных композиционных материалах мезогенных комплексов лантаноидов.
в). Продемонстрирована возможность получения на основе мезогенных комплексов лантаноидов оптически изотропных материалов с эффективной поляризованной люминесценцией для использования в прозрачных экранах.
На защиту выносятся:
-
Данные о методах получения мезогенных аддуктов b-дикетонатов лантаноидов с основаниями Льюиса.
-
Результаты исследований типов и термодинамических параметров фазовых переходов в комплексах лантаноидов.
-
Представления о влиянии строения молекул аддуктов на их мезогенные, ориентационные и люминесцентные свойства.
-
Результаты исследований люминесцентных свойств комплексов лантаноидов в растворах и пленках.
-
Получение композитов на основе сопряженных полимеров и мезогенных комплексов лантаноидов и данные о процессах передачи энергии между комплексом и полимером.
-
Предложения по способам повышения эффективности лантаноидсодержащих полимерных композитов.
Апробация работы. Основные результаты диссертации обсуждались на 22nd International congress on heterocyclic chemistry (Canada, 2009); V Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Кирпичниковские чтения» (Казань, 2009); всероссийской конференции «Физико-химические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение» (Москва, 2009); Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Материалы и технологии ХХI века» (Казань, 2009, 2011, 2012); Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2010, 2012); VI Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации. Самоорганизация при фазообразовании» (Иваново, 2010); Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2010, 2011, 2012); XXV международной Чугаевской конференции по координационной химии (Суздаль, 2011); XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011); International Conference «Advances in polymer science and technology» (Linz, Austria, 2011); Первой Всероссийской Конференции по Жидким Кристаллам (РКЖК-2012) (Иваново, 2012); Всероссийской молодежной конференции "Химия поверхности и нанотехнология" (Казань, 2012); Международной молодежной конференции «Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов» (Казань, 2012); VII Всероссийской школе - конференции молодых ученых "Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем" – Крестовские чтения (Иваново, 2012); научных сессиях КГТУ 2010, 2011 и 2012 годов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 7 статей в журналах, входящих в Перечень ВАК РФ, и 19 тезисов докладов на конференциях различного уровня.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста и содержит 90 рисунков и 10 таблиц. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 125 наименований.
