zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-2-230-238zhps-1269Research ArticleМОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯMOLECULAR SPECTROSCOPYВлияние введения атома хлора в ароматический фрагмент 1,3-дикетонного лиганда на эффективность люминесценции новых координационных соединений иона Eu3+Effect of the Chlorine Atom Adding to 1,3-Diketone Ligand Aromatic Fragment on the Luminescence Efficiency of Novel Eu3+ Ion Coordination CompoundsЦориеваА. В.TsorievaA. V.

Москва

Moscow

tsorievaav@gmail.comПоликовскийТ. А.PolikovskiyT. A.

Москва

Moscow

МетлинМ. Т.MetlinM. T.

Москва

Moscow

КоршуновВ. М.KorshunovV. M.

Москва

Moscow

ТайдаковИ. В.TaydakovI. V.

Москва

Moscow

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАНPhysical Institute of the Russian Academy of Sciences202324032023902230238Copyright © Цориева А.В., Поликовский Т.А., Метлин М.Т., Коршунов В.М., Тайдаков И.В., 20232023Цориева А.В., Поликовский Т.А., Метлин М.Т., Коршунов В.М., Тайдаков И.В.Tsorieva A.V., Polikovskiy T.A., Metlin M.T., Korshunov V.M., Taydakov I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1269

Изучено влияние тяжелого атома хлора, введенного в ароматический фрагмент 1,3-дикетонного лиганда в составе координационных соединений иона Eu3+, на спектрально-люминесцентные свойства комплексных соединений. Данные, полученные из спектров поглощения, оптического возбуждения, флуоресценции и фосфоресценции, а также из кинетических зависимостей интенсивности люминесценции, позволяют оценить эффективность внутримолекулярного переноса энергии. Показано, что замещение водорода хлором повышает энергию первого возбужденного синглетного уровня лигандного окружения от 24500 до 26000 см–1, при этом не влияет на энергию триплетного уровня. Установлено, что введение хлора приводит к уменьшению константы безызлучательной релаксации от 1290 до 840 с–1 и, как следствие, к трехкратному увеличению квантового выхода люминесценции от 23 до 64 %. Разработан новый подход в рациональном конструировании координационных соединений ионов Eu3+ c лигандами из класса 1,3-дикетонов, заключающийся в замещении водорода тяжелым атомом хлора в ароматическом фрагменте лиганда.

We studied the effect of a heavy chlorine atom added to the aromatic fragment of a 1,3-diketone ligand in Eu3+ ion coordination compounds on the spectral and luminescent properties of complex compounds. The data obtained from the absorption, optical excitation, fluorescence and phosphorescence spectra, as well as from the kinetic dependences of the luminescence intensity, allows us to estimate the efficiency of energy transfer processes within the studied compounds. It was found that adding a heavy chlorine atom leads to an increase in the energy of the first excited singlet state from 24500 to 26000 cm–1 and does not affect the energy of the triplet level of the ligand. Also, adding chlorine leads to a decrease in the nonradiative relaxation constant (from 1290 to 840 s–1), and consequently increases the luminescence quantum yield up to three times from 23 to 64%. Thereby, a new approach in the rational construction of coordination compounds of Eu3+ ions with 1,3-diketones class ligands has been developed, consisting in substitution of hydrogen with heavy chlorine atom in the aromatic fragment of ligand.

координационное соединение13-дикетонный лигандлюминесценцияквантовый выходcoordination compound13-diketones ligandluminescencequantum yield.ReferencesD. A. Kordeyro-Magrino, V. M. Korshunov, K. A. Lyssenko, V. E. Gontcharenko, Yu. A. Belousov, C. Pettinari, I. V. Taydakov. Inorg. Chim. Acta, 510 (2020) 119764D. A. Kordeyro-Magrino, V. M. Korshunov, K. A. Lyssenko, V. E. Gontcharenko, Yu. A. Belousov, C. Pettinari, I. V. Taydakov. Inorg. Chim. Acta, 510 (2020) 119764J.-C. G. Buenzli. Coord. Chem. Rev., 293 (2015) 19—47J.-C. G. Buenzli. Coord. Chem. Rev., 293 (2015) 19—47K. Binnemans. Coord. Chem. Rev., 295 (2015) 1—45K. Binnemans. Coord. Chem. Rev., 295 (2015) 1—45S. I. Weissman. J. Chem. Phys., 10, N 4 (1942) 214—217S. I. Weissman. J. Chem. Phys., 10, N 4 (1942) 214—217V. M. Korshunov, A. V. Tsorieva, V. E. Gontcharenko, S. R. Zanizdra, M. T. Metlin, T. A. Polikovskiy, I. V. Taydakov. Inorganics, 11, N 1 (2023) 15V. M. Korshunov, A. V. Tsorieva, V. E. Gontcharenko, S. R. Zanizdra, M. T. Metlin, T. A. Polikovskiy, I. V. Taydakov. Inorganics, 11, N 1 (2023) 15F.-F. Chen, Z.-Q. Chen, Z.-Q. Bian, C.-H. Huang. Coord. Chem. Rev., 254, N 9-10 (2010) 991—1010F.-F. Chen, Z.-Q. Chen, Z.-Q. Bian, C.-H. Huang. Coord. Chem. Rev., 254, N 9-10 (2010) 991—1010A. R. Willauer, I. Douair, A.-S. Chauvin, F. Fadaei-Tirani, J.-C. G. Bünzli, L. Maron, M. Mazzanti. Chem. Sci., 13, N 3 (2022) 681—691A. R. Willauer, I. Douair, A.-S. Chauvin, F. Fadaei-Tirani, J.-C. G. Bünzli, L. Maron, M. Mazzanti. Chem. Sci., 13, N 3 (2022) 681—691F. Marchetti, R. Pettinari, C. Pettinari. Coord. Chem. Rev., 303 (2015) 1—31F. Marchetti, R. Pettinari, C. Pettinari. Coord. Chem. Rev., 303 (2015) 1—31F. Marchetti, C. Pettinari, C. Di Nicola, A. Tombesi, R. Pettinari. Coord. Chem. Rev., 401 (2019) 213069F. Marchetti, C. Pettinari, C. Di Nicola, A. Tombesi, R. Pettinari. Coord. Chem. Rev., 401 (2019) 213069E. A. Varaksina, M. A. Kiskin, K. A. Lyssenko, L. N. Puntus, V. M. Korshunov, G. S. Silva, R. O. Freire, I. V. Taydakov. Phys. Chem. Chem. Phys., 23, N 45 (2021) 25748—25760E. A. Varaksina, M. A. Kiskin, K. A. Lyssenko, L. N. Puntus, V. M. Korshunov, G. S. Silva, R. O. Freire, I. V. Taydakov. Phys. Chem. Chem. Phys., 23, N 45 (2021) 25748—25760H. Xu, L.-H. Wang, X.-H. Zhu, K. Yin, G.-Y. Zhong, X.-Y. Hou, W. Huang. J. Phys. Chem. B, 110 (2006) 3023—3029H. Xu, L.-H. Wang, X.-H. Zhu, K. Yin, G.-Y. Zhong, X.-Y. Hou, W. Huang. J. Phys. Chem. B, 110 (2006) 3023—3029K. Binnemans. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Katholieke Universiteit Leuven, Department of Chemistry 200F, B-3001 Leuven Belgium, Elsevier BV (2005) 107—272K. Binnemans. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Katholieke Universiteit Leuven, Department of Chemistry 200F, B-3001 Leuven Belgium, Elsevier BV (2005) 107—272M. Latva, H. Takalo, V.-M. Mukkala, C. Matachescu, J. C. Rodríguez-Ubis, J. Kankare. J. Lumin., 75, N 2 (1997) 149—169M. Latva, H. Takalo, V.-M. Mukkala, C. Matachescu, J. C. Rodríguez-Ubis, J. Kankare. J. Lumin., 75, N 2 (1997) 149—169I. V. Taydakov, B. E. Zaitsev, S. S. Krasnoselskiy, Z. A. Starikova. J. Rare Earths, 29 (2011) 719—722I. V. Taydakov, B. E. Zaitsev, S. S. Krasnoselskiy, Z. A. Starikova. J. Rare Earths, 29 (2011) 719—722D. Singh, S. Bhagwan, A. Dalal, K. Nehra, R. Kumar Saini, K. Singh, S. Kumar, I. Singh. J. Lumin., 223 (2020) 117255D. Singh, S. Bhagwan, A. Dalal, K. Nehra, R. Kumar Saini, K. Singh, S. Kumar, I. Singh. J. Lumin., 223 (2020) 117255E. A. Varaksina, I. V. Taydakov, S. A. Ambrozevich, A. S. Selyukov, K. A. Lyssenko, L. T. Jesus, R. O. Freire. J. Lumin., 196 (2018) 161—168E. A. Varaksina, I. V. Taydakov, S. A. Ambrozevich, A. S. Selyukov, K. A. Lyssenko, L. T. Jesus, R. O. Freire. J. Lumin., 196 (2018) 161—168M. T. Metlin, D. O. Goryachii, D. F. Aminev, N. P. Datskevich, V.M. Korshunov, D. A. Metlina, A. A. Pavlov, L. V. Mikhalchenko, M. A. Kiskin, V. V. Garaeva, I. V. Taydakov. Dyes and Pigments, 195 (2021) 109701M. T. Metlin, D. O. Goryachii, D. F. Aminev, N. P. Datskevich, V.M. Korshunov, D. A. Metlina, A. A. Pavlov, L. V. Mikhalchenko, M. A. Kiskin, V. V. Garaeva, I. V. Taydakov. Dyes and Pigments, 195 (2021) 109701V. V. Sivchik, A. I. Solomatina, Y.-T. Chen, A. J. Karttunen, S. P. Tunik, P.-T. Chou, I. O. Koshevoy. Angew. Chemie, 127, N 47 (2015) 14263—14266V. V. Sivchik, A. I. Solomatina, Y.-T. Chen, A. J. Karttunen, S. P. Tunik, P.-T. Chou, I. O. Koshevoy. Angew. Chemie, 127, N 47 (2015) 14263—14266W. Franek. Monatshefte für Chemie/Chemical Monthly, 127 (1996) 895—907W. Franek. Monatshefte für Chemie/Chemical Monthly, 127 (1996) 895—907P. Hänninen, H. Härmä. Lanthanide luminescence: Photophysical, Analytical and Biological Aspects, University of Turku, Department of Cell Biology and Anatomy, 20520 Turku, Finland, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2011) 264—273P. Hänninen, H. Härmä. Lanthanide luminescence: Photophysical, Analytical and Biological Aspects, University of Turku, Department of Cell Biology and Anatomy, 20520 Turku, Finland, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2011) 264—273H.-F. Li, G.-M. Li, P. Chen, W.-B. Sun, P.-F. Yan. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectr., 97 (2012) 197—201H.-F. Li, G.-M. Li, P. Chen, W.-B. Sun, P.-F. Yan. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectr., 97 (2012) 197—201J.-C. G. Bünzli. Eur. J. Inorg. Chem., 44 (2017) 5058—5063J.-C. G. Bünzli. Eur. J. Inorg. Chem., 44 (2017) 5058—5063L. N. Puntus, A.-S. Chauvin, J.-C. G. Bünzli. Eur. J. Inorg. Chem., 16 (2007) 2315—2326L. N. Puntus, A.-S. Chauvin, J.-C. G. Bünzli. Eur. J. Inorg. Chem., 16 (2007) 2315—2326A. Beeby, I. M. Clarkson, R. S. Dickins, S. Faulkner, D. Parker, L. Royle, A. S. de Sousa, J. A. Gareth Williams, M. Woods. J. Chem. Soc. Perkin Trans., 2 (1999) 493—503A. Beeby, I. M. Clarkson, R. S. Dickins, S. Faulkner, D. Parker, L. Royle, A. S. de Sousa, J. A. Gareth Williams, M. Woods. J. Chem. Soc. Perkin Trans., 2 (1999) 493—503M. P. Oude Wolbers, F. C. J. M. van Veggel, B. H. M. Snellink-Rul, J. W. Hofstraat, F. A. J. Geurts, D. N. Reinhoudt. J. Am. Chem. Soc., 119, N 1 (1997) 138—144M. P. Oude Wolbers, F. C. J. M. van Veggel, B. H. M. Snellink-Rul, J. W. Hofstraat, F. A. J. Geurts, D. N. Reinhoudt. J. Am. Chem. Soc., 119, N 1 (1997) 138—144K. M. F. Shahil, A. A. Balandin. Nano Lett., 2 (2012) 861—867K. M. F. Shahil, A. A. Balandin. Nano Lett., 2 (2012) 861—867M. Kasperczyk, S. Person, D. Ananias, L. D. Carlos, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 114 (2015) 163903M. Kasperczyk, S. Person, D. Ananias, L. D. Carlos, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 114 (2015) 163903

The authors declare that there are no conflicts of interest present.