Открыты новые слоистые соединения редкоземельных элементов

Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, факультета химии НИУ ВШЭ, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Дальневосточного федерального университета открыли новый класс слоистых соединений редкоземельных элементов – оксогидроксоглицинаты, которые образуются при взаимодействии оксидов редкоземельных металлов с водным раствором глицина. Результаты работы опубликованы в European Journal of Inorganic Chemistry.

Российские химики совершили открытие в области, казалось бы, давно и досконально изученных веществ. Оксиды редкоземельных элементов уже несколько десятилетий являются основой для лазерных, электронных и каталитических технологий, а аминокислоты известны как фундаментальные «кирпичики жизни». Тем не менее, новое исследование показало, что даже на этой хорошо освоенной территории остается место для неожиданных находок. Оказалось, что оксиды редкоземельных элементов способны вступать в реакцию с простейшей аминокислотой – глицином, в результате чего формируются новые слоистые соединения.

В работе, объединившей ученых из Москвы и Владивостока, был синтезирован и детально описан новый класс веществ – оксогидроксоглицинаты редкоземельных элементов. Эти соединения относятся к основным солям и формируются в мягких условиях при нагревании до 60–120 °C. Авторы предполагают, что реакция идет по топотактическому механизму, то есть частично сохраняет пространственное расположение катионов, характерное для исходных оксидов.

Этот вывод был сделан на основании дополнительных экспериментов: выяснилось, что другие аминокислоты с более крупными молекулами, такие как аланин или фенилаланин, в аналогичных условиях с оксидами не реагируют, что указывает на ключевую роль размера молекулы глицина в процессе «расщепления» кристаллической решетки.

Своими впечатлениями от открытия поделилась научный сотрудник лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН кандидат химических наук Мария Теплоногова: «Открытые нами соединения достаточно необычны. Нестандартен и способ их получения – аминокислота глицин оказалась способна «расщеплять» при небольшом нагревании кристаллическую структуру оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), даже если они подвергались прокаливанию при 1000 °С.

-Примечательно, что полученные соединения по химическому поведению напоминают слоистые гидроксиды редкоземельных элементов, 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».

Таким образом, работа российских ученых не только расширяет фундаментальное понимание химии редкоземельных элементов, но и открывает практические перспективы. Новые слоистые соединения могут стать платформой для создания функциональных материалов для биомедицины (средства для биовизуализации и доставки лекарств), люминесцентных сенсоров температуры и катализаторов. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях