Ученые АлтГУ исследуют свойства «светящегося» оргстекла

Аспирант Института химии и химико-фармацевтических технологий опорного Алтайского государственного университета Анастасия Александровна Исаева реализует проект «Квантово-размерные структуры «ядро/оболочка/оболочка на основе сульфидов кадмия и цинка, послойно легированных ионами металлов, и полиакрилатные композиции», в 2019 году победивший в конкурсе Российского фонда фундаментальных исследований, проводимого в рамках Национального проекта «Наука».

Молодой ученый АлтГУ приступила к работе над темой проекта еще на 3-ем курсе бакалавриата, и уже на протяжении 5-ти лет ведет планомерное исследование квантово-размерных структур, опубликовав около десятка научных статей по тематике проекта в рецензируемых журналах. В частности, одну из последних – «Фотолюминесценция квантовых точек Zn1-x-yCuxEuyS/EuL3 в полиакрилатной матрице» опубликовал старейший журнал Российской академии наук «Оптика и спектроскопия».

Научный руководитель проекта, профессор кафедры техносферной безопасности и аналитической химии Института химии и химико-фармацевтических технологий, д.х.н. Владимир Петрович Смагин отмечает, что одна из задач проекта – определить оптимальные условия создания многослойных полупроводниковых структур и синтезировать лабораторные образцы композиций на основе полиметилметакрилата, более известного, как оргстекло, модифицированного композицией сульфидов кадмия и цинка, легированных ионами марганца, свинца и лантаноидов.

«В рамках проекта мы синтезируем многослойные квантовые точки, каждый слой которых легируем, вводя в его состав ионы металлов. Известно много способов получения квантовых точек. Химический синтез проводят в растворах. В качестве растворителя, как правило, применяется вода. В результате образуется коллоидный раствор квантовых точек – частиц, размер которых составляет несколько нанометров. Коллоидные растворы квантовых точек агрегативно неустойчивы – квантовые точки в результате взаимодействия друг с другом образуют объемное вещество и выделяются в осадок. Для увеличения устойчивости коллоидных растворов в их состав вводят поверхностно-активные вещества. В работе мы выбрали иной путь – вместо воды мы используем органический растворитель, который к тому же является веществом, из которого получают хорошо известный в оптике и светотехнике полимер – полиметилметакрилат. Нам всем он хорошо знаком под названием оргстекло (плексиглас). Ежедневно материалы на основе этого полимера мы используем в быту. Нам удалось найти условия, при которых мы совместили синтез квантовых точек, процесс их легирования и синтез полимера. Иными словами, квантовые точки и их легированные структуры образуются в процессе синтеза полимера. Молекулы полимера, а это очень большие молекулы, их молекулярная масса достигает миллиона атомных единиц массы (а.е.м.), иногда и больше, защищают квантовые точки от агрегирования. В результате полимеризации, то есть синтеза композиционного материала, получается прозрачное органическое стекло, в пустотах полимерной матрицы которого содержатся невидимые глазом человека кристаллики сульфидов металлов, способные люминесцировать - излучать свет различных участков видимой части спектра – синий, зеленый, красный. В результате, полимерная композиция приобретает новые свойства – люминесцирует, избирательно поглощает видимое излучение, защищает от потоков частиц высокой энергии, при этом она сохраняет свойства полимера – оптическую прозрачность, технологичность, невысокую стоимость», - пояснил научный руководитель проекта.

Остается добавить, что результаты исследования ученых АлтГУ могут быть применимы в оптике и электронике, в частности в производстве дисплеев, экранов телевизоров, приборов ночного видения и т.д.