I lantanidi collegati fanno luce sul campo dell'ingegneria dei cristalli

Apr 26, 2023

Gli scienziati hanno collegato due cristalli morbidi e hanno osservato il trasferimento di energia tra di loro, una scoperta che potrebbe portare allo sviluppo di materiali sofisticati e reattivi. Lo studio, condotto da scienziati dell'Università di Hokkaido in Giappone, è statopubblicato sulla rivistaComunicazioni sulla natura.

I cristalli molli sono solidi molecolari flessibili con strutture altamente ordinate. Quando sono sottoposti a stimoli esterni, come vapore o sfregamento, le loro strutture molecolari si riordinano e rispondono cambiando forma, colore o luminescenza.

"Volevamo sapere cosa sarebbe successo se avessimo unito i cristalli molli a livello molecolare per collegarli", afferma Yasuchika Hasegawa, chimico dei materiali presso l'Università di Hokkaido e autore principale dello studio. Hasegawa e il suo team hanno utilizzato metalli delle terre rare chiamati lantanidi, i cui ioni hanno raggi altrettanto grandi e quindi formano strutture simili. I composti lantanidi, di cui ce ne sono 15, sono interessanti perché possono luminescere.

Il team ha studiato le strutture dei cristalli costituiti dai lantanidi terbio (Tb), che si illumina di verde, e di disprosio (Dy), che si illumina di giallo. Il team ha innanzitutto collegato i cristalli di ciascun lantanide separatamente e ha osservato le strutture e il trasferimento di energia all'interno dei composti. Hanno poi utilizzato queste informazioni per unire insieme i cristalli di Tb(III) e Dy(III) attraverso un legame piridinico ed hanno esaminato la struttura molecolare di un trasferimento di energia all’interno del “treno molecolare” unito.

Quando hanno eccitato l'estremità del treno contenente il disprosio utilizzando la luce blu, hanno osservato una luminescenza verde all'estremità opposta del terbio. I loro calcoli hanno rivelato che l’energia veniva trasferita da un cristallo all’altro su una distanza di 150 micrometri. "Questa distanza di migrazione energetica è la più lunga segnalata per i polimeri di coordinazione dei lantanidi o per i sistemi complessi", afferma Hasegawa. L'estremità del terbio ha continuato a luminescere per 0,60 millisecondi.

Il collegamento di cristalli molli potrebbe portare alla formazione di nuove strutture cristalline che potrebbero avere applicazioni nei semiconduttori, nei laser, nelle fibre ottiche e nella stampa.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web dell'Università di Hokkaido