Группа учёных из НИУ ВШЭ и Института химической физики РАН сделала значительное открытие в области редкоземельных элементов. Они выяснили, что возможно изменять цвет и яркость их свечения, которое обычно считается фиксированным. В частности, ион церия, традиционно излучающий в ультрафиолетовом диапазоне, может быть заставлен светиться жёлтым, благодаря изменению химического окружения. Это открытие имеет потенциал для применения в новых источниках света, дисплеях и лазерах.
Редкоземельные элементы известны своей стабильной светимой природой, что делает их востребованными в электронике и светотехнике. Свечение происходит из-за того, что электрон, получив энергию, поднимается на более высокий уровень, а затем возвращается, выделяя свет. Обычно этот процесс связан с электронами на 4f-орбиталях, которые менее подвержены внешнему воздействию. Однако 5d-орбитали, чувствительные к окружающей среде, традиционно не участвуют в свечении из-за своей высокой энергии.
В своих экспериментах учёные разработали специальные комплексы с ионами церия, празеодима и тербия, окружая их органическими молекулами — лигандами. Изменяя геометрию этих соединений, они смогли изменить электростатическое поле, в результате чего произошла модификация энергии 5d-орбиталей и цвета свечения. В экспериментах церий в новых условиях начал излучать красный свет вместо ультрафиолетового. Это знание о взаимодействии 5d-орбиталей с 4f-электронами углубит понимание процессов светового излучения и будет способствовать более быстрому и точному проектированию новых материалов для световых технологий.
