Российские химики обнаружили новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов, который может стать основой для создания сенсоров, катализаторов и биомедицинских материалов. Открытие сделано совместной группой исследователей из Института общей и неорганической химии имени Курнакова РАН, НИУ ВШЭ, МГУ имени Ломоносова и Дальневосточного федерального университета. Соединения формируются при взаимодействии оксидов редкоземельных металлов с растворами простейшей аминокислоты — глицина.
Результаты исследования опубликованы в журнале European Journal of Inorganic Chemistry. Исследователи отмечают, что открытие расширяет фундаментальные представления о химии редкоземельных элементов и открывает новые подходы к созданию функциональных материалов для биовизуализации, таргетной доставки лекарств, люминесцентных датчиков температуры и каталитических процессов.
Реакция, которую не ждали
Оксиды редкоземельных элементов, аминокислоты и их взаимодействия изучаются десятилетиями, поэтому считалось, что их химическое поведение хорошо известно. Однако эксперименты показали, что даже прокаленные при высокой температуре оксиды способны реагировать с глицином, образуя ранее неизвестные слоистые структуры — оксогидроксоглицинаты.
Дополнительные эксперименты показали, что более крупные аминокислоты, например аланин или фенилаланин, в аналогичных условиях реакции не дают. Это позволило предположить топотактический механизм образования соединений, при котором частично сохраняется пространственное расположение катионов исходных оксидов.
«Недостающее звено» между известными материалами
Новые соединения по химическому поведению напоминают слоистые гидроксиды редкоземельных элементов, но при этом сохраняют черты оксидов. Благодаря этому они могут выступать промежуточным типом материалов с уникальными свойствами и расширенными возможностями модификации.
Редкоземельные элементы представляют собой группу из 17 металлов с близкими химическими свойствами, широко применяемых в электронике, катализе, оптоэлектронике и производстве мощных магнитов. Именно поэтому новые типы соединений редкоземов часто становятся базой для технологий будущего — от сенсоров до медицинских материалов.
В комментарии авторы исследования отметили, что полученные соединения оказались необычными не только по структуре, но и по способу синтеза: глицин способен разрушать кристаллическую структуру оксидов редкоземельных элементов даже после сильного нагрева, формируя новые слоистые материалы.
О российской разработке сверхчувствительного термометра на основе редкоземельного элемента европия читайте в материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru