Материалы с такими свойствами используют в рентгеновских аппаратах, просвечивающих устройствах в аэропортах, а также датчиках ионизирующего излучения.
Одними из наиболее перспективных подобных материалов считаются гибридные галогениды марганца — соединения галогенидов марганца с галогенидами органических аминов. Они могут поглощать и испускать свет в широком диапазоне длин волн, благодаря чему одно и то же вещество можно использовать во многих устройствах для разных целей. Эти материалы дешевы в производстве и нетоксичны. Но большинство изученных гибридных галогенидов марганца содержат объемные органические молекулы, которые снижают плотность материала и, следовательно, его способность поглощать и преобразовывать рентгеновское излучение. Из-за этого приходится использовать толстые слои, что увеличивает габариты устройств и не позволяет добиваться высокого разрешения.
Ученые МГУ синтезировали четыре соединения марганца с бромом и компактными органическими остатками. Для этого авторы на несколько дней поместили кристаллы бромида марганца в органические растворители изопропанол и диоксан, нагрев до температуры 70°C. В результате из раствора в осадок выпали кристаллы искомых соединений. Они исследовали спектры их свечения под действием излучения рентгеновского или ультрафиолетового диапазона. Эксперименты показали, что два вещества светятся в красном диапазоне, а другие два — в зеленом.
При этом сравнение с существующими на сегодняшний день гибридными галогенидами марганца показало, что новые материалы значительно эффективнее преобразуют падающее на них высокоэнергетическое излучение в свет видимого диапазона. Например, материалы с объемными органическими молекулами обладают 100% поглощением, только если их толщина составляет несколько миллиметров. В случае новых молекул для аналогичного результата достаточно субмиллиметрового слоя, а значит, их можно будет использовать в миниатюрных датчиках ионизирующего излучения и медицинских приборах.
«В отличие от большинства аналогичных материалов, синтезированные нами образцы имеют относительно высокую плотность благодаря тому, что органические компоненты структуры в них занимают небольшую долю объема. Это позволяет им эффективнее улавливать рентгеновское и видимое излучение, а затем преобразовывать его», — пояснил участник проекта Сергей Фатеев, научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ имени М. В. Ломоносова.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале Dalton Transactions.
