FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Химики изучили строение «родственников» фуллерена

Международная группа ученых, в составе которой работали исследователи из лаборатории термохимии химического факультета МГУ, с помощью современных методов квантово-механического моделирования и экспериментальных методик выяснили электронное строение и координационные свойства индаценопицена и коранулена — представителей малоизученного класса геодезических полиаренов. Результаты работы опубликованы в журнале Organometallics.

Геодезические полиарены — редкий класс непланарных полиароматических углеводородов, углеродный каркас которых состоит из сочленённых шестичленных и пятичленных циклов. Среди представителей данного класса соединений наибольшую известность получил фуллерен — модификация углерода, представляющая собой выпуклый замкнутый многогранник, напоминающий футбольный мяч. За открытие фуллерена ученые Роберт Кёрл, Харольд Крото, Ричард Смолли получили в 1996 году Нобелевскую премию по химии. В последние десятилетия активно изучаются чашеобразные «родственники» фуллерена – коранулен, суманен, гемифуллерен и прочие. Особенности строения каркаса придают этим соединениям необычные химические и электронные свойства, не свойственные другим полициклическим углеводородам.

Как пояснил Алексей Рыбальченко, сотрудник лаборатории термохимии, геодезические полиарены могут быть использованы в качестве молекулярных затравок для контролируемого роста массива одностенных углеродных нанотрубок заданного диаметра и хиральности. Разработка подобной технологии позволит масштабировать и удешевить производство одностенных углеродных нанотрубок с заданными полупроводниковыми характеристиками, что крайне важно для решения прикладных задач, связанных с созданием высокочастотных полевых транзисторов. Геодезические полиарены могут быть использованы в качестве строительных блоков для получения новых материалов с n-типом проводимости, перспективных для решения задач органической электроники, в частности для создания тонкопленочных полевых транзисторов и более эффективных фотовольтаических устройств. Мало исследованным и крайне интересным с прикладной точки зрения является использование геодезических полиаренов в качестве лигандов переходных металлов для создания новых катализаторов.

Исследование двух чашеообразных полиенов — индаценопицена и коранулена, проведенное сотрудниками химического факультета МГУ, позволило выявить влияние молекулярного строения на электронные свойства индаценопицена. Оказалось, что индаценопицен восстанавливается, то есть принимает дополнительные электроны, легче, чем коранулен, и имеет подходящие уровни энергии граничных молекулярных орбиталей для использования в качестве материала в органической электронике. Использование щелочных металлов для восстановления индаценопицена позволило установить, что, восстанавливаясь, он склонен образовывать с катионами металла сэндвич-комплексы. В случае рубидия и цезия удалось вырастить монокристаллы подобных комплексов и методом рентгеноструктурного анализа доказать их молекулярное строение. Оказалось, что в случае рубидия образуются тетрамерные комплексы, в которых катионы металла координируются на вогнутой и выпуклой поверхностях чашеобразного полиена, а в случае цезия аналогичные комплексы образуют 1D-полимерную цепочку. Эти различия могут быть связаны с размерами ионов и стерическим фактором. 

В работе использованы как современные методы квантово-механического моделирования строения и свойств соединений, так и экспериментальные методики, позволившие установить особенности молекулярного и электронного строения индаценопицена в нейтральном и ионизированном состояниях. Работа с анионами индаценопицена, чувствительными к следам влаги или кислорода воздуха, в частности, исследование электрохимического поведения, спектральных свойств и получение кристаллических образцов подходящего качества для структурных исследований, потребовала использования условий инертной атмосферы и конструирования специализированной электрохимической ячейки микрообъема. Для надежного установления молекулярного и электронного строения исследуемых веществ были применены методы спектроскопии ЯМР, рентгеноструктурного анализа монокристаллов, а также циклической вольтамперометрии.

«Важным результатом эксперимента было то, что перенос электронов на индоценопицен является электрохимически обратимым и не сопровождается побочными химическими превращениями (например, димеризацией молекул). Теоретически была предсказана устойчивость восстановленного арена, но непосредственно экспериментальным методом — циклической вольтамперометрией, напрямую подтверждена стабильность полученных анионов. Следовательно, на основе данных соединений можно создавать новые полупроводниковые материалы, перенос электрона в которых не сопровождается ухудшением их характеристик. Выявленные электроноакцепторные свойства индаценопиценов и устойчивость их анионов позволяют рассматривать данные соединения в качестве перспективных акцепторных материалов с электронной проводимостью для органической электроники и, в частности, для создания полимерных фотовольтаических устройств. Это было одним из главных выводов работы», — пояснил Алексей Рыбальченко.

В дальнейшем химики из МГУ планируют исследовать поведение новых материалов на основе индаценопицена и родственных геодезических полиаренов в рамках применения в органической электронике и фотовольтаике.

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Когда повышенная иммунная боеготовность оказывается не к месту

Бедность может вредить мозгу, а богатство?

У бедных детей обычно хуже идут дела в школе. Дети из богатых семей справляются лучше. Бедность, похоже, тянется как некая гнетущая нить, через поколения. Богатство тоже связывает поколения, но у этой нити более шелковистый блеск. В этом нет великого открытия.

Ученые показали, как эволюционно древний механизм биосинтеза белка помогает клетке противостоять стрессу

Энергозатраты на производство материалов

Чтобы в экономике началось движение материалов, необходима энергия, которая уходит на добычу их из природных месторождений или на их промышленное производство от простой механической обработки до сложных химических реакций.

Иду на вы

«Будь вежливым — и ты завоюешь мир!» — такова школьная истина.