Les lanthanides liées éclairent le domaine de l'ingénierie cristalline

Apr 26, 2023

Les scientifiques ont connecté deux cristaux mous et observé un transfert d'énergie entre eux, une découverte qui pourrait conduire au développement de matériaux sophistiqués et réactifs. L'étude, menée par des scientifiques de l'Université d'Hokkaido au Japon, a étépublié dans la revueCommunication Nature.

Les cristaux mous sont des solides moléculaires flexibles avec des structures hautement ordonnées. Lorsqu'ils sont soumis à des stimuli externes, tels que la vapeur ou le frottement, leurs structures moléculaires se réorganisent et ils réagissent en changeant de forme, de couleur ou de luminescence.

"Nous voulions savoir ce qui se passerait si nous fusionnions des cristaux mous au niveau moléculaire pour les connecter", explique Yasuchika Hasegawa, chimiste des matériaux à l'Université d'Hokkaido et auteur principal de l'étude. Hasegawa et son équipe ont utilisé des métaux de terres rares appelés lanthanides, dont les ions ont des rayons tout aussi grands et forment donc des structures similaires. Les composés lanthanides, au nombre de 15, sont intéressants car ils peuvent luminescents.

L'équipe a étudié les structures de cristaux fabriqués à partir des lanthanides de terbium (Tb), qui luminescent en vert, et de dysprosium (Dy), qui luminescent en jaune. L'équipe a d'abord lié les cristaux de chaque lanthanide séparément et a observé les structures et le transfert d'énergie au sein des composés. Ils ont ensuite utilisé ces informations pour fusionner les cristaux de Tb(III) et Dy(III) par une liaison pyridine et ont examiné la structure moléculaire d'un transfert d'énergie au sein du "train moléculaire" fusionné.

Lorsqu'ils ont excité l'extrémité dysprosium du train à l'aide de lumière bleue, ils ont observé une luminescence verte à l'extrémité opposée du terbium. Leurs calculs ont révélé que l'énergie était transférée d'un cristal à l'autre sur une distance de 150 micromètres. "Cette distance de migration d'énergie est la plus longue rapportée pour les polymères de coordination des lanthanides ou les systèmes complexes", explique Hasegawa. L'extrémité terbium a continué à luminescence pendant 0,60 millisecondes.

La connexion de cristaux mous pourrait conduire à la formation de nouvelles structures cristallines qui pourraient avoir des applications dans les semi-conducteurs, les lasers, les fibres optiques et l'impression.

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université d'Hokkaido