21 03 2025
Сотрудники кафедрыорганической химии Химического факультета МГУ создали борсодержащиеорганические соединения с флуоресцентными свойствами, которыми можно управлятьвоздействием тока. Устойчивость молекулы в ходе множества электрохимическихциклов и интенсивная люминесценция открывают путь к созданию перспективныхмолекулярных переключателей. Работа опубликованав журнале Dyes and Pigments.
Флуоресценция является одним извидов фотолюминесценции – способности вещества при поглощении квантовэлектромагнитного излучения испускать собственное свечение. Флуоресцентныекрасители широко используются в биологии, медицине и технике. Одним изперспективных направлений исследований является разработкаредокс-чувствительных флуоресцентных систем. В таких системах флуоресценция,присущая одной окислительно-восстановительной форме вещества, исчезает припереходе к другой форме. Данное явление получило названиеэлектрофлуорохромизма. Молекулярные переключатели на основе этого явления могутстать эффективными инструментами исследования окислительно-восстановительнойдинамики в живых системах, компонентами оптоэлектронных устройств, сенсоров илогических элементов.
Большинство описанных влитературе молекул, обладающих электрофлуорохромизмом, представляют собойдиады, включающие электроактивную часть и флуорофорный фрагмент. Примеровфлуорофоров, которые сами по себе являются электроактивными и обладают такназываемым "внутренним" электрофлуорохромизмом, известно немного. Авторамработы удалось получить новые соединения этого типа на основе анилидопиридинов– ароматических аминов, которые содержат пиридиновый фрагмент в структуре.Ароматическую систему скрепляет борсодержащий мостик, что делает структуружесткой и снижает вероятность потери молекулой энергии безызлучательным путем,тем самым повышая эффективность флуоресценции.
"Особенность наших веществсостоит в возможности модулировать флуоресценцию с помощью электрического тока,– рассказала руководитель исследования, д.х.н., профессор Татьяна Магдесиева. – Задаваяопределенный потенциал, можно погасить флуоресценцию, а вернув прежнее значениепотенциала, снова разжечь. Цикл включения-выключения можно повторять многораз".
"За счет модификации структурыданного класса соединений нам удалось достичь большей устойчивости, лучшихфлуоресцентных характеристик и обратимости, – далее пояснила ТатьянаМагдесиева. – Важной характеристикой флуорофоров является стоксов сдвиг, тоесть разница между длинами волн поглощения и испускания. Если эта разницаневелика, возникает самопоглощение и большие потери интенсивности испускаемогосвета. При этом, как правило, чем больше стоксов сдвиг, тем меньше квантовыйвыход – показатель эффективности преобразования энергии при флуоресценции.Важно, что нам удалось добиться больших значений стоксовых сдвигов в сочетаниис высокими квантовыми выходами".
Важная особенность полученныхсоединений – способность флуоресцировать не только в растворе, но и в твердомсостоянии. Можно ожидать, что устройство-переключатель на основе твердофазногоэлектрофлуорофора будет работать более стабильно и воспроизводимо, нежели врастворе, что в совокупности с сохранением высокого квантового выхода важно дляпрактического использования.
Следующим этапом работы станетразработка модельного устройства, демонстрирующего применимость соединений длясоздания флуоресцентных редокс-переключателей и их устойчивость в ходемножества циклов работы устройства. В будущем авторы планируют изучить влияниеразных заместителей, улучшить параметры полученных соединений и исследоватьструктуры с новым дизайном.