Открыт новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов

Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова (ИОНХ РАН) совместно с коллегами из НИУ ВШЭ, ДВФУ и МГУ им. М.В. Ломоносова открыли новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов (РЗЭ). Открытие расширяет фундаментальное понимание химии РЗЭ и прокладывает путь к созданию новых функциональных материалов на основе редкоземельных металлов для биомедицинских (средства для биовизуализации и доставки лекарств), сенсорных (люминесцентные детекторы температуры) и каталитических приложений.

Оксиды редкоземельных элементов и аминокислоты относятся к веществам, которые химики изучают уже не одно десятилетие. Первые широко применяются в современных лазерных, электронных и каталитических технологиях, вторые известны как базовые «кирпичики жизни».

Однако новое исследование российских ученых показало, что даже в области хорошо изученных соединений остается место открытию: авторы синтезировали и описали новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов с простейшей аминокислотой (глицином) — оксогидроксоглицинаты.

«Открытые нами соединения достаточно необычны. Нестандартен и способ их получения — аминокислота глицин оказалась способна «расщеплять» при небольшом нагревании кристаллическую структуру оксидов редкоземельных элементов, даже если они подвергались прокаливанию при 1000 оС. Примечательно, что полученные соединения по химическому поведению напоминают слоистые гидроксиды РЗЭ, открытые около 20 лет назад и являющиеся перспективной платформой для создания передовых материалов, в том числе химических люминесцентных сенсоров. В то же время, ряд структурных особенностей новых соединений отличает их от гидроксидов и сближает с оксидами РЗЭ. Именно поэтому они являются своеобразным «недостающим звеном» между оксидами и слоистыми гидроксидами редкоземельных элементов», — рассказала один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН, кандидат химических наук Мария Теплоногова.

Дополнительные эксперименты показали, что молекулы других аминокислот (аланина или фенилаланина), имеющих больший размер, в аналогичных условиях с оксидами РЗЭ не реагируют. Это позволило авторам предположить, что формирование новых соединений РЗЭ происходит по топотактическому механизму, то есть в ходе реакции частично сохраняется пространственное расположение катионов, характерное для исходных веществ — оксидов РЗЭ.

Работа поддержана Российским научным фондом.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации