15:07 2023-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Reglarea fină a proprietăților ansamblurilor separate de sarcină cu contraanioni
_ Reglarea fină a proprietățile ansamblurilor separate de sarcină cu contraanioni
Oamenii de știință explorează în mod constant noi modalități de a proiecta materiale funcționale noi cu proprietăți electronice reglabile. Un domeniu promițător de cercetare pe acest front este utilizarea sistemelor π-electronice (sisteme în care electronii ocupă orbitalii p ai atomilor) pentru a crea ansambluri stivuite care, la rândul lor, pot fi folosite pentru a dezvolta noi semiconductori organici. /p>
Prin aranjarea strategică a acestor sisteme, pot fi generate două tipuri de ansambluri: ansambluri încărcare cu încărcare constând din specii încărcate opus stivuite alternativ și ansambluri separate de sarcină care cuprind stive de încărcare identică. specii.
În timp ce primul aranjament este relativ simplu de generat din cauza atracției electrostatice între sarcini opuse, cel din urmă, care au proprietăți utile semiconductoare, este dificil de construit ca, în acest caz, repulsia electrostatică între speciile încărcate trebuie depășite pentru a crea o structură stabilă.
O strategie pentru stivuirea speciilor încărcate identic este reducerea forțelor repulsive electrostatice prin „interacțiunea dipol-dipol. țiuni.” Acest lucru a fost realizat prin încorporarea grupărilor alchil în coloranții squarylium încărcați pozitiv, ceea ce duce la modificări conformaționale și stări de polarizare care scad repulsia electrostatică, facilitând formarea ansamblurilor stivuite. Astfel de structuri stivuite pozitiv pot fi combinate cu diverși contraioni pentru a forma ansambluri segregate de sarcini cu proprietăți reglabile.
Acum, într-un studiu publicat în jurnalul Angewandte Chemie International Edition, cercetătorii conduși de profesorul Hiromitsu Maeda de la Universitatea Ritsumeikan , Japonia a examinat modul în care contraanionii adăugați la cationii dipolari squarylium stivuiți afectează comportamentele și proprietățile ansamblului.
„Se așteaptă ca ansamblurile separate de sarcină să fie aplicate semiconductorilor organici. Diversitatea structurală a speciilor organice ca elemente de bază ale ansamblurilor. va permite reglarea fină a proprietăților și a funcționalității suplimentare”, spune prof. Maeda, explicând motivația studiului lor.
Pentru a pregăti un cation electronic π pe bază de squarylium, cercetătorii au adăugat trifluormetansulfonat de metil (CH3OTf). ) la un squarylium zwitterionic (asemănător ionilor dipolari), generând o pereche de ioni constând dintr-un squarylium cationic substituit cu tiocromen (1a+) și trifluorometha anion nesulfonat (OTf-). Această pereche de ioni (1a+-OTf-) a fost apoi combinată cu diferiți contraanioni, și anume hexafluorofosfat (PF6-), tetrafenilborat (BPh4-), tetrakis(pentafluorofenil)borat (FABA-) și pentacianociclopentadienă (PCCp-), rezultând o diversitate. set de ansambluri cu următoarele perechi de ioni π-electronici: 1a+-PF6-, 1a+-BPh4-, 1a+-FABA- și 1a+-PCCp-.
Echipa a examinat apoi proprietățile fotofizice, structurile cristaline. , și profilele energetice ale ansamblurilor generate. Studiind spectrele lor de absorbție UV/vizibile atât în solvenți săraci, cât și în solvenți chirali, ei au descoperit că proprietățile acestor perechi de ioni variază în funcție de contraanioni.
În mod specific, perechile de ioni au prezentat benzi de absorbție diferite în funcție de contraioni. , cu unele formând agregate H (specii neemisive la excitare) iar altele formând agregate J (specii emisive la excitare). Acest lucru a sugerat că contraanionii au afectat modurile structurilor asamblate, modificând modul în care aceste ansambluri absorb lumina.
Aceste modificări structurale au fost confirmate în continuare folosind analiza cu raze X cu un singur cristal, care a relevat diferite structuri cristaline pentru perechi de ioni diferite. De exemplu, distanțele interplanare s-au dovedit a fi diferite pentru fiecare pereche de ioni, ceea ce duce la orientări diferite ale structurii.
Modificările în structuri s-au reflectat în modificări ale energiilor totale ale sistemelor. Folosind analiza de descompunere a energiei, cercetătorii au descoperit că orientările distincte ale ansamblurilor de împerechere de ioni au dus la diferite energii (electrostatice, dispersie, schimb-repulsie, forțe de transfer de sarcină) ale sistemelor.
„Contraanionul proprietățile fotofizice dependente și conductivitățile electrice au fost derivate din moduri de asamblare cu contact direct al cationilor π-electronici”, spune prof. Maeda.
Din toate perechile de ioni, 1a+-PCCp– avea o structură cristalină și un profil energetic care a permis un ansamblu complet separat de sarcină. „Este de remarcat faptul că s-a observat o segregare completă de cationi și anioni într-un pseudo-polimorf al perechii de ioni cu pentacianociclopentadienidă ca anion π-electronic”, spune prof. Maeda.
Aceste descoperiri deschide calea. pentru cercetări ulterioare privind relațiile dintre ionii constituenți și modurile de asamblare, care ar putea duce la dezvoltarea unei largi varietăți de ansambluri și materiale funcționale separate de sarcină.
Prof. Maeda concluzionează: „Sistemele electronice π încărcate dipolare pot fi proiectate cu ușurință prin modificări ușoare ale diferitelor sisteme electronice π încărcate cunoscute. Linia directoare propusă în lucrarea noastră va accelera dezvoltarea pe acest front, dezvăluind utilitatea lor ca semiconductori și alte aplicații potențiale. „
Comentarii:
Adauga Comentariu