Устойчивая к радиации металлорганика поможет создать новые устройства для космоса и АЭС
20 октября 2019
Химики из Института металлоорганической химии имени Г. А. Разуваева и Нижегородского государственного университета выявили повышенную устойчивость к ионизирующему излучению у металл-органических комплексов лантаноидов – редкоземельных металлов, которые могут светиться при облучении ультрафиолетом, проявлять магнетизм или превращать световую энергию в электричество. Это явление обнаружено впервые и в будущем поможет при создании более устойчивой техники для работы в космосе, на атомных электростанциях и на территориях, зараженных радиацией. Результаты опубликованы в журнале Scientific reports. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
«Металлоорганические материалы на основе редкоземельных металлов обладают ценными полупроводниковыми и люминесцентными свойствами. Это обеспечит создание надежных приборов контроля и отображения информации, а также длительного освещения для работы в условиях повышенной радиации, – отмечает Михаил Бочкарев. – Более того, такая высокая радиационная устойчивость поможет в будущем разработать установки для прямого преобразования ядерной энергии в электричество. Это позволит создать атомные электростанции нового поколения».
Ионизирующее излучение способно создавать заряженные частицы, или ионы, из незаряженных атомов или молекул. Оно представляет собой потоки гамма-квантов, электронов, нейтронов и осколков распавшихся атомных ядер. Такое излучение способно отрывать электроны от атомов, сдвигать и разрушать их. В организме это приводит к образованию радикалов и активных форм кислорода, которые ускоряют старение и могут разрушать клеточные структуры. Излучение воздействует также на кристаллические соединения в составе электронной техники. В результате могут изменяться свойства всего вещества, что приводит к неточностям и неисправностям в функционировании электроники. Сейчас для работы в условиях ионизирующего излучения используются в основном приборы с неорганическими материалами. Продолжительность надежной службы таких устройств в условиях облучения ограничена. Разработка новых материалов, устойчивых к радиации, – одна из важнейших задач современной промышленности.
«Мы обнаружили, что металл-органические комплексы редкоземельных металлов, в частности лантаноидов, обладают высокой радиационной устойчивостью, – говорит руководитель проекта Михаил Бочкарев, профессор, заведующий лабораторией химии редкоземельных элементов Института металлоорганической химии имени Г. А. Разуваева. – Их можно использовать при конструировании приборов для работы в космических аппаратах или на атомных электростанциях. Также устройства на основе этих комплексов могут быть полезны на предприятиях по переработке и обогащению радиоактивных веществ и на территориях, подвергшихся их заражению».
Структуры облученного (серый) и необлученного (зеленый) комплекса почти совпадают
Balasheva et al. / Scientific reports, 2019.
Лантаноиды – вещества из группы редкоземельных металлов, занимающие порядковые номера от 57 до 71 в таблице Менделеева. Они названы по первому представителю под номером 57 – лантану – и имеют схожие химические свойства. Благодаря особенностям электронного строения атомов этих металлов их неорганические и органические соединения имеют ряд уникальных свойств. Они могут светиться при облучении ультрафиолетом, проявлять магнетизм или превращать световую энергию в электричество.
