Спектр представленных на мероприятии докладов охватывал различные аспекты научных знаний и практик супрамолекулярной химии и смежных областей координационной химии, нанотехнологий и современного материаловедения. Торжественное открытие состоялось на площадке ФГБУН «ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук».
Научную программу симпозиума открыло пленарное заседание, на котором прозвучал доклад: «Супрамолекулярная химия как инструмент тонкой настройки свойств макроциклических соединений» вице-президента РХО им. Д.И. Менделеева, главного научного сотрудника лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН, академика РАН Горбуновой Юлии Германовны.
Юлия Германовна рассказала об основных направлениях работ ИФХЭ РАН в области супрамолекулярной химии, химии порфиринов и фталоцианинов. О полученных новых макроциклических соединениях, их свойствах и о создании на основе этих соединений новых материалов для конкретного применения.
По научному направлению симпозиума «Молекулярные машины и устройства» заведующая лабораторией физической химии супрамолекулярных систем ИФХЭ РАН, доктор химических наук Селектор София Львовна представила пленарный доклад «Управляемые молекулярные переключения в планарных супрамолекулярных системах».
В своём докладе София Львовна рассказала о подходах к решению одной из ключевых задач современной супрамолекулярной науки – о новых принципах управления молекулярными переключениями в планарных супрамолекулярных системах. Такие переключения лежат в основе новейших устройств молекулярной электроники. В докладе обсуждались и анализировались современные представления о механизмах молекулярных переключений в планарных системах, индуцируемых взаимодействием монослоя с компонентами субфазы, латеральным сжатием-растяжением и/или облучением. Были приведены примеры структурных переключений в монослоях Ленгмюра, приводящих к значимым изменениям оптических и/или электрохимических характеристик системы, с описанием особенностей методов их регистрации. На примере сэндвичевых тетрапиррольных комплексов лантанидов были рассмотрены условия реализации редокс-изомерных молекулярных переключений.
«В работах лаборатории физической химии супрамолекулярных систем ИФХЭ РАН впервые выявлена управляющая роль поверхностного давления в процессах редокс-изомеризации в монослое. Кроме того, наши исследования показали, что к факторам, контролирующим таутомерные превращения в бис-фталоцианинатах лантанидов, относятся УФ облучение и рентгеновское облучение определённой энергии, микроокружение, ориентация молекул в монослое и степень донорности заместителей при фталоцианиновом кольце», – прокомментировала София Львовна.
На примере смешанных монослоёв тетрапиррольных комплексов никеля и рутения с координирующими аксиальными лигандами в докладе был продемонстрирован новый принцип управления оптическими характеристиками планарных систем, состоящих из смеси геометрически согласованных компонентов, основанный на принудительной супрамолекулярной сборке. Показаны широкие перспективы применения катион-индуцированной предорганизации монослоёв хромоионофоров для управления их оптическими характеристиками и создания сенсорных устройств.
«Для каждой системы подробно описаны физико-химические методы, которые могут быть использованы для регистрации исследуемых переключений, – добавила София Львовна. – В частности, это специальные модификации оптических методов исследования, электрохимические методы, а также совокупность рентгеновских методов исследования наноразмерных систем с применением синхротронного излучения (малоугловая рентгеновская рефлектометрия, метод стоячих рентгеновских волн, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, спектроскопия края рентгеновского поглощения)».
Представленная работа выполнена при финансовой поддержке РНФ № 23-73-00037.
Ключевой доклад «Нековалентная самосборка супрамолекулярных гибридов для гетерогенного фотокатализа» сделала ведущий научный сотрудник лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН, профессор РАН, доктор химических наук Калинина Мария Александровна.
Доклад был посвящен гетерогенному фотокатализу – одному из ключевых направлений современной химической науки, связанному с поиском новых технологических решений, в том числе, в химической промышленности, основанных на альтернативных источниках энергии, в частности, энергии солнечного света. Развитие этого направления тесно связано с разработкой гибридных материалов, состоящих из органических хромофоров и неорганических полупроводников, способных к преобразованию энергии света, поглощаемой материалом. В докладе были рассмотрены различные примеры систем, полученных с помощью комбинаторной самосборки, особенности их строения и условия для реализации управляемой фотокаталитической активности в таких материалах.
«Нековалентная супрамолекулярная самосборка, сочетающая различные типы слабых взаимодействий и координационных связей, представляет собой удобный инструмент получения гибридных материалов, адаптируемый под состав и назначение конечной структуры без предварительной модификации неорганического компонента. Этот тип супрамолекулярной сборки особенно эффективен для комбинаторного дизайна материалов на основе макро- и полициклических хромофоров, например, порфиринатов цинка или производных перилен-бис-имида и двумерных неорганических матриц, таких, как оксид графена, сульфид молибдена, или слоистый гидроксохлорид европия(III)», – пояснила Мария Калинина.
Представленная работа поддержана грантом РНФ № 23-73-00095.
В последнее время наблюдается большой интерес и к изучению фоточувствительных молекулярных систем, в связи с перспективами создания устройств записи и хранения информации высокой плотности.
В устном докладе инженера-исследователя лаборатории физической химии супрамолекулярных систем ИФХЭ РАН Аракчеева Андрея Владимировича «Фотоиндуцированная валентная таутомеризация бис-фталоцианинатов самария и европия в ультратонких плёнках» были рассмотрены подобные молекулярные системы, включающие в себя фотохромные соединения, способные к обратимому фотоиндуцированному изменению оптических свойств. В большинстве случаев изменение цвета таких молекул связано с фотоактивируемой структурной изомеризацией. На настоящий момент изучен лишь один класс соединений, в которых изменение оптических свойств под действием света обусловлено внутримолекулярным переносом электрона – это хиноновые комплексы кобальта.
«В данной работе обнаружен и на примере комплексов самария и европия впервые описан новый класс металлорганических соединений, способных к фотохромизму, обусловленному фотоиндуцированным внутримолекулярным переносом электрона – краун-замещённые бис-фталоцианинаты лантанидов – Ln(R4Pc)2. В работах коллег ранее было показано, что при формировании монослоёв исследуемых комплексов на поверхности воды в системе устанавливается редокс-изомерное равновесие [Ln2+(R4Pc•- )2]0 ↔ [Ln3+(R4Pc2- )(R4Pc•-)]0, где форма с двухвалентным металлоцентром стабильна в разреженном монослое, а с трёхвалентным лантанидом – в плотноупакованном. В настоящем исследовании показано, что при облучении монослоя Ln(R4Pc)2 в область полосы Соре (около 370 нм) происходит редокс-изомеризация, аналогичная превращению комплекса при сжатии монослоя: [Ln2+(R4Pc•-)2]0 → [Ln3+(R4Pc2-)(R4Pc•-)]0. В свою очередь, в темноте или при облучении красным светом в область Q-полосы (около 680 нм) система претерпевает обратное превращение [Ln3+(R4Pc2-)(R4Pc•-)]0 → [Ln2+(R4Pc•-)2]0», – рассказал Андрей Аракчеев.
В докладе были продемонстрированы особенности поведения супрамолекулярного ансамбля на твёрдой подложке при осуществлении переключений под действием света.
«Кинетика фотопревращений зависит от плотности упаковки молекул в монослое, а также от конкретного иона лантанида. Факт редокс-изомеризации комплекса зарегистрирован с помощью UV-Vis спектроскопии поглощения и с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Нами изучены особенности поведения супрамолекулярного ансамбля на твёрдой подложке при осуществлении переключений под действием света. Изменения физико-химических характеристик плёнок при фотоиндуцируемой редокс-изомеризации зарегистрированы с помощью UV-Vis спектроскопии, потенциометрии и метода поверхностного плазмонного резонанса, – подчеркнул Андрей Аракчеев. – Продемонстрирована обратимость таких изменений».
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ № 23-73-00037.
Материал подготовлен: Кулькова Татьяна / Администратор сайта ИФХЭ РАН
Фото: Оргкомитет X Международного симпозиума «Дизайн и синтез супрамолекулярных архитектур»