Ученые ОИЯИ вместе с исследователями из Москвы и Санкт-Петербурга синтезировали новые соединения иттрия. Уникальные свойства соединений помогут создать системы для диагностики состояния воздуха и человеческого организма.
Многие соединения редкоземельных элементов с органическими кислотами обладают уникальными люминесцентными и магнитными свойствами. Соединения редкоземельных элементов с молочной кислотой были предсказаны химиками-теоретиками более 50 лет назад, однако синтезировать их до сих пор никому не удавалось.
Объединенный коллектив ученых из нескольких институтов и университетов России синтезировал новый материал: кристаллический лактат иттрия, а также аморфный лактат иттрия, имеющий чрезвычайно необычную структуру.
Уникальность этой работы заключается в том, что при небольшом изменении условий синтеза, в частности (уменьшая количество молочной кислоты) образуются не кристаллы, а аморфные гели, состоящие из тончайших (около 30 нм) волокон. Этот результат крайне интересен, поскольку соединения редкоземельных элементов крайне редко образуют гели, а гели с волокнистой структурой вообще практически не изучены, отмечает Александр Баранчиков из ИОНХ РАН, один из авторов работы.
Новые соединения могут стать основой новых люминесцентных тест-систем для обнаружения органических соединений в воздухе. Они имеют также значительный потенциал для диагностики и лечения различных заболеваний, благодаря выраженной биологической активности соединений иттрия, как и других редкоземельных элементов.
«Для понимания механизма такой активности нужно знать, как ионы редкоземельных элементов взаимодействуют с органическими веществами, участвующими в метаболизме. Одним из таких важных веществ является молочная кислота, которая формируется в организме человека при распаде глюкозы и является маркером различных нарушений, вызванных гипоксией. Мы предложили стратегию синтеза и смогли выделить кристаллы первой соли редкоземельного элемента и молочной кислоты – лактата иттрия», – объясняет соавтор исследования Алексей Япрынцев из ИОНХ РАН.
Изучая полученные соединения, ученые обнаружили, что при сушке гелей лактата иттрия образуется прочный гибкий материал, напоминающий обычную бумагу. Структуру этого материала исследовали методом малоуглового нейтронного рассеяния на спектрометре нейтронного импульсного реактора ИБР-2 Объединенного института ядерных исследований. Оказалось, что эта бумага имеет фибриллярную структуру, представляя собой набор тонких пластин, вытянутых в одном направлении. Изучение свойств новых соединений иттрия продолжаются.
Результаты работы опубликованы в журнале RSC Advances.