Luminoivat lantanidiohutkalvot ja niiden käyttö sensoreissa sekä valaistusmateriaaleissa
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset237
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Metalliorgaaniset verkkorakenteet eli MOF:t ovat huokoisia, kiteisiä materiaaleja. Niissä
metalli-ionit tai metalli-ioneja sisältävät klusterit on liitetty toisiinsa orgaanisilla linkittäjillä,
luoden rakenteeltaan kaksi- ja kolmiulotteisia verkkoja. Useat ominaisuudet, kuten laaja pintaala, hyvä absorptiokyky sekä huokosten koon muokattavuus, mahdollistavat metalliorgaanisten
verkkorakenteiden käytön monenlaisissa sovelluksissa. Tavallisimpiin käyttötarkoituksiin
lukeutuu molekyylien tunnistus, varastointi, katalyysireaktioihin osallistuminen sekä
lääkeaineiden kuljetus.
Lantanidipohjaiset metalliorgaaniset verkkorakenteet eli LnMOF:t ovat yksi MOF:ien
alaluokka, jossa metallina toimii jokin lantanidi-ioni, yleensä muodossa Ln3+. LnMOF:ien
käyttöä on tutkittu erityisesti kemialliseen tunnistukseen sekä valaistusmateriaaleissa niiden
luminesenssin uniikkien ominaisuuksien takia. Luminoivien lantanidien emissiot ovat
pitkäikäisiä ja luminesenssin intensiivisyys vaihtelee herkästi lantanidi-ionin ympäristön
perusteella. Käyttämällä näitä luminoivia lantanideja MOF:issä, saadaan sekä
valmistusvaiheessa että post-synteettisesti muokattavia materiaaleja, jotka toimivat
luminesenssin perusteella ionien, molekyylien ja lämpötilan havainnoinnissa sekä
valonlähteinä.
LnMOF:iä voidaan valmistaa ohuina kalvoina käyttäen useita eri valmistusmenetelmiä, joista
suoraviivaisin sekä yleisin on solvoterminen in situ-kasvatus, jossa verkkorakenteen ionit ja
ligandit ovat lähtötilanteessa nestemäisessä muodossa. Nestefaasitekniikoiden lisäksi
ohutkalvoja voidaan valmistaa myös kaasufaasiin perustuvilla tekniikoilla sekä
sähkökemiallisesti. Jokaisella valmistusmenetelmällä on kuitenkin omien vahvuuksiensa
lisäksi heikkoutensa, mitkä vaikeuttavat lantanidiohutkalvojen tuottamista laajemmassa
mittakaavassa ja siten myös kaupallistamista.
Lantanidiohutkalvoilla on samat ominaisuudet kuin perinteisemmillä, jauhemaisilla
LnMOF:illä, mutta niillä on muotonsa vuoksi myös muita vahvuuksia. Ohutkalvojen muotoa
sekä kokoa on mahdollista muokata tarpeiden mukaan, ja kalvoja on helppo säilyttää sekä
kuljettaa. Niillä on myös hyvä kemiallinen vakaus, ja käyttäen oikeanlaista liuotinta
pesemiseen, kalvoja voidaan käyttää uudelleen. Lantanidien käyttöön perustuvat ohutkalvot
ovat kuitenkin vielä melko uusia materiaaleja, joiden valmistus ja käyttö vaativat lisää
tutkimustyön tekemistä.