КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 20-13-00279

НазваниеФлип-флоп самосборка мультифункциональных гибридных материалов на основе производных перилена в двухфазных системах

РуководительКалинина Мария Александровна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук, г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2020 - 2022 

КонкурсКонкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.

Ключевые словагибридные функциональные материалы, наноструктурированные материалы, металлоорганические каркасы, перилен, самосборка, наночастицы; оксид графена

Код ГРНТИ31.15.00, 31.15.37


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Дизайн мультифункциональных материалов относится к одной из наиболее активно развивающихся областей современной науки и является одним из драйверов 4-й промышленной революции. Особое значение имеют функциональные гибридные материалы, в которых за счет интеграции органических и неорганических составляющих удается добиться уникальной комбинации свойств. Наиболее актуальная фундаментальная проблема в этой области состоит в разработке универсальных и эффективных стратегий синтеза, адаптированных для широкого набора структурных блоков и компонентов гибридныхх материалов по аналогии со стратегией молекулярной клик-химии. Недавние обнадеживающие результаты работ в области синтеза иерархических гибридных структур придали мощный импульс исследованиям в этом направлении. В Проекте предлагается принципиально новый подход к решению этой проблемы, основанный на управлении структурой и свойствами гибридных материалов путем «флип-флоп» переключения последовательности образования координационных и ковалентных связей между различными строительными компонентами гибридного материала, растворенными в двухфазной реакционной системе. Флип-флоп стратегия предполагает, что в каждой из фаз между компонентами образуются связи только одного типа. В результате флип-флоп сборки одного и того же стартового набора строительных блоков за счет обращения последовательности синтетических шагов можно формировать несколько различных структурно-морфологических типов гибридных материалов (например, порошковых, слоистых, взаимно-проникающих и пористых связнодисперсных), обладающих различными функциональными характеристиками. Эта особенность флип-флоп сборки открывает возможность для создания компактных и многоцелевых химических «заводов-в-чемодане» с одновременным существенным снижением экологической нагрузки на окружающую среду и повышением эффективности химического производства новых материалов. Базовая идея Проекта заключается в использовании бифункциональных реакционноспособных ПАВ, в состав которых входят группы, способные к координационным взаимодействиям и образованию ковалентных связей. Такие ПАВ одновременно обеспечивают фазовую совместимость стартовой смеси компонентов и «флип-флоп» переключение структурообразования между фазами, в основе которого лежит взаимосвязь между упаковкой молекул в адсорбционном слое ПАВ и их реакционной способностью. Эта идея не имеет аналогов в мировой научной практике и предполагает, что ПАВ используются в качестве полноценного реакционноспособного структурного компонента конечного материала и обеспечивают динамический контроль межфазной границы жидкость/жидкость как инструмента сборки, вместо традиционного подхода к их использованию для синтеза материалов исключительно как стабилизаторов или устойчивых коллоидных темплат (мицеллярных, лиотропных жидкокристаллических фаз). В данном Проекте эта идея будет реализована на примере флип-флоп сборки строительных блоков на основе перилена с различными функциональными заместителями во взаимнопроникающие и связнодисперсные гибридные материалы, объединяющие в своей структуре координационные и сопряженные полимеры с периленовым ядром. Перилен и его производные представляют собой сопряженные ароматические флуорофоры, обладающие фотопроводящими свойствами, что делает их одними из самых перспективных соединений для молекулярной оптоэлектроники, фотоники и фотокатализа. Координационные полимеры и металл-органические каркасы на основе этих соединений являются фотокатализаторами, в то время как ковалентно-сшитые полимеры с периленовыми ядрами могут выступать в качестве систем переноса заряда и фотонных ловушек. В качестве бифункциональных ПАВ будут использованы соединения, содержащие в своем составе как карбоксильные («координационные») группы, так и диацетиленовые заместители, способные к УФ-полимеризации. Введение периленового фрагмента в структуру ПАВ позволяет обеспечить более высокую связность между обеими фазами, их структурную непрерывность, а также увеличить эффективность переноса энергии и заряда по сопряженным р-системам в конечных гибридных материалах. «Флип-флоп» переключение в такой системе представляет собой простое обращение последовательности действий «УФ-облучение системы/введение металлокластера». Для повышения механических и электрооптических характеристик системы в качестве дополнительного неорганического компонента-нанофиллера будет использован оксид графена. С помощью флип-флоп сборки этих компонентов впервые будут получены супергибридные системы – новые мультифункциональные материалы, в которых сочетаются свойства металлоорганического каркаса, двумерных наночастиц оксида графена и ультратонких слоев органического проводящего материала. Наноструктурированные гибридные системы с чередующимися проводящими, изолирующими и функциональными (фоточувствительными) слоями/зонами могут быть использованы в качестве активных и пассивных элементов оптоэлектронных и электронных устройств. Принцип флип-флоп сборки потенциально позволяет не только допировать гибридные материалы другими молекулами, кластерами и наночастицами в процессе синтеза, но и использовать флип-флоп системы для литографических процессов, в том числе, 3D печати. Совокупность предлагаемых в проекте оригинальных решений и современных экспериментальных методов позволяет рассчитывать на получение принципиально новых результатов в такой высоко конкурентной области как физикохимия новых гибридных наноматериалов. Благодаря этому, будет развито новое научное направление, приоритет в котором принадлежит российской научной школе коллоидной химии и физикохимии супрамолекулярных систем. Достижение поставленных в проекте целей обеспечено навыками и опытом преимущественно молодежного авторского коллектива в выполнении инновационных, сложных по замыслу и непростых по экспериментальному исполнению задач, относящихся к получению и исследованию дисперсных систем, ультратонких организованных пленок, покрытий и супрамолекулярных ансамблей на межфазных границах из фотохромных, редокс-активных соединений, полимеров и наночастиц для сенсорики, фотоники и электроники. Использование комплекса современных методов исследования, имеющихся в распоряжении ИФХЭ РАН (в том числе и в рамках ЦКП), обеспечит получение полной информации о структуре и свойствах гибридных систем на различных этапах их формирования.

Ожидаемые результаты
Главным итогом Проекта станет разработка принципиально нового фундаментального направления, связанного с созданием и изучением строения и свойств многокомпонентных реакционноспособных дисперсных систем с обратной связью. Возможности предложенного подхода к управлению структурообразованием в таких системах будут продемонстрированы на примере гибридных материалов с высокими фотоэлектрическими и фотокаталитическими показателями на основе координационных и сопряженных полимеров производных перилена. Управление строением, свойствами и назначением получаемого материала будет осуществляться за счет флип-флоп самосборки его структурных элементов в связнодисперсные структуры путем изменения последовательности образования координационных и ковалентных связей в одном и том же стартовом наборе компонентов. Этот принцип позволит обеспечить формирование гибридных материалов двух различных структурно-морфологических типов (слоистых и пористых связнодисперсных), в которых соотношение и набор функциональных элементов будет варьироваться путем изменения состава обеих фаз и условий протекания реакций. Такие системы интересны в первую очередь с точки зрения возможности сочетания каталитических, оптических и электрофизических свойств функционально различных компонентов в одном и том же гибридном материале. Отличительной характеристикой этой стратегии является ее лабильность в отношении композиционного состава создаваемых гибридных систем и высокий прикладной потенциал для инновационных технологий, связанных с получением и применением полифункциональных наноматериалов для фотоники, нано- и микроэлектроники и сенсорных систем. Поставленная цель Проекта будет достигнута с помощью последовательной исследовательской стратегии, подразумевающей постепенное усложнение изучаемых систем. В рамках выполнения Проекта будет разработан комплекс подходов к формированию мезо-/микропористых мультифункциональных гибридных материалов, содержащих структурные блоки координационного полимера на основе тетракарбоксил-замещенного перилена, оксида графена, как структурирующего и упрочняющего темплата для роста координационного полимера, и органических полимеров на основе алифатических и полиароматических диацетиленовых ПАВ. Впервые будут синтезированы бифункциональные ПАВ с полиароматическим ядром на основе перилена и изучены их физикохимические и оптические свойства. Методом Ленгмюра-Блоджетт будут сформированы ультратонкие пленки на основе ПАВ с периленовым ядром и их смеси с алифатическими непредельными ПАВ, иммобилизованные на твердых подложках и обладающие фотоэлектрическими свойствами. Будут получены организованные ансамбли из наноструктур на основе полидиацетиленовых супрамолекулярных полимеров, в которых однородность сопряжения и эффективность переноса заряда обеспечивается с помощью ароматического стекинга периленовых ядер. С помощью комплекса физико-химических методов, включающих в себя спектральные, рентгеновские, микроскопические, сорбционные и электрофизические методы анализа, свойства полученных систем будут детально исследованы как для выявления фундаментальных закономерностей самосборки такого типа, так и с точки зрения практической применимости полученных материалов. Будет выявлена роль состава и строения координационного и сопряженного полимеров, условий и последовательности их формирования, а также соотношения компонентов исходной системы на основные характеристики структурообразования гибридных ансамблей, что позволит определить границы применимости предложенной флип-флоп стратегии для контролируемого получения новых материалов. Наконец, одним из наиболее важных результатов Проекта станет получение и изучение набора гибридных мультиблочных структур принципиально нового типа, сочетающих в себе координационный и сопряженный полимеры на основе перилена со структурными добавками на основе водорастворимых карбоксил-замещенных и гидрофобных симметричных диацетилен-замещенных производных перилена. Для реализации этой идеи впервые будет проведена флип-флоп сборка супергибридного многокомпонентного ансамбля с помощью алифатических и полиароматических бифункциональных ПАВ в двухфазных системах масло/вода, и исследованы основные физико-химические характеристики полученных гибридных систем. Полученные данные позволят выявить основные закономерности самоорганизации связнодисперсных материалов с помощью координационных и ковалентных связей в двухфазных системах, а также сформулировать основные принципы синтеза гибридных структур методом флип-флоп самосборки.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Проект направлен на решение фундаментальной междисциплинарной проблемы на стыке супрамолекулярной химии, коллоидной химии, химии материалов и физической химии гибридных систем, связанной с разработкой базовых принципов управления сборкой иерархических дисперсных систем с целью получения новых гибридных материалов и устройств с уникальными по своей структуре и функциональности характеристиками. В Проекте предлагается принципиально новый подход к решению этой проблемы, основанный на управлении структурой и свойствами гибридных материалов путем «флип-флоп» переключения последовательности образования координационных и ковалентных связей между различными строительными компонентами гибридного материала, растворенными в двухфазной реакционной системе. Флип-флоп стратегия предполагает, что в каждой из фаз между компонентами образуются связи только одного типа. В результате флип-флоп сборки одного и того же стартового набора строительных блоков за счет обращения последовательности синтетических шагов можно формировать несколько различных структурно-морфологических типов гибридных материалов, обладающих различными функциональными характеристиками. Эта особенность флип-флоп сборки открывает возможность для создания компактных и многоцелевых химических «заводов-в-чемодане» с одновременным существенным снижением экологической нагрузки на окружающую среду и повышением эффективности химического производства новых материалов. Базовая идея Проекта заключается в использовании бифункциональных реакционноспособных ПАВ, в состав которых входят группы, способные к координационным взаимодействиям и образованию ковалентных связей. Такие ПАВ одновременно обеспечивают фазовую совместимость стартовой смеси компонентов и «флип-флоп» переключение структурообразования между фазами, в основе которого лежит взаимосвязь между упаковкой молекул в адсорбционном слое ПАВ и их реакционной способностью. Эта идея не имеет аналогов в мировой научной практике и предполагает, что ПАВ используются в качестве полноценного реакционноспособного структурного компонента конечного материала и обеспечивают динамический контроль межфазной границы жидкость/жидкость как инструмента сборки, вместо традиционного подхода к их использованию для синтеза материалов исключительно как стабилизаторов или устойчивых коллоидных темплат (мицеллярных, лиотропных жидкокристаллических фаз). Первый этап проекта был посвящен разработке методологической основы стратегии флип-флоп сборки гибридных материалов на основе полифункциональных производных перилена в двухфазных системах «масло/вода». Работа проводилась по двум основным направлениям, касающимся процессов самоорганизации компонентов флип-флоп системы: изучение поведения бифункциональных ПАВ на различных межфазных границах и изучение сборки монофункциональных компонентов (водо- и маслорастворимых производных перилена) в объеме соответствующих фаз за счет образования координационных или ковалентных связей. Был осуществлен синтез и характеризация методами ИК-, ЯМР- и MALDI-TOF спектроскопии бифункциональных симметричных и несимметричных производных перилена, содержащих карбоксильные группы и гидрофобные заместители, как насыщенные, так и с введенными в углеродную цепь диацетиленовыми группами. Для оптимизации параметров ковалентной сборки были изучены условия и кинетика полимеризации, инициированной фотооблучением, для симметрично замещенных диацетиленовых производных перилена и их смесей с ПДК в объеме неполярного растворителя и исследованы структура и свойства продуктов полимеризации. Показано, что стабилизация супрамолекулярных ассоциатов в органических растворителях является следствием взаимодействий ненасыщенных заместителей. Индуцированная УФ-облучением полимеризация самоорганизованных агрегатов дизамещенного перилена приводит к образованию стабильных структур голубой фибриллярной фазы для диацетиленовых производных. Формирование голубой фазы полидиацетиленового фрагмента одномерного супрамолекулярного агрегата обуславливает и изменение его оптических свойств (тушение флуоресценции периленового ядра) за счет внутримолекулярного переноса заряда. Пленки на основе диацетиленовых производных перилена также демонстрируют и фотоиндуцированное увеличение проводимости за счет сопряжения периленовых ядер, способствующего более эффективному переносу заряда. Для оптимизации состава полярной фазы флип-флоп системы была реализована самосборка координационных полимеров на основе тетракарбоксильных производных перилена в смеси вода/метанол, в том числе, в присутствии оксида графена, и исследованы их строение и свойства. Установлено, что что за счет планарной предорганизации компонентов МОК на частицах оксида графена пленка, растущая в направлении от поверхности, обладает слоистой структурой из упорядоченных доменов с узким распределением частиц по размеру. С помощью сочетания методов сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и метода БЭТ сорбции азота показано, что использование насыщенного ПАВ с аммонийной группой приводит к структурированию межфазной границы с образованием плотного обода (капсулы) из периленовых МОК вокруг капель неводной фазы, в то время как в системах с добавленной пентакозадииновой кислотой (ПДК) наблюдается образование протяженных фибриллярных структур в направлении от межфазной поверхности. Эти результаты позволят увеличить лабильность флип-флоп сборки и сократить число шагов при формировании некоторых типов гибридных структур за счет формирования компонентов типа «МОК-связующее ПАВ-МОК» путем самоорганизации в объеме раствора. Также на этом этапе было проведено детальное исследование устойчивости и размера капель эмульсий «мало/вода», стабилизированных ПДК, в присутствии катионов одновалентных и двухвалентных металлов (натрия, кальция, цинка), а также оксида графена в полярной фазе. Эффективная стабилизация с наиболее узким распределением капель масляной фазы по размеру была достигнута для систем, содержащих соли двухвалентных металлов, при этом в присутствии солей кальция эффект более выражен, чем в системах на основе солей цинка за счет образования менее растворимой кальциевой соли жирной кислоты, сопровождающейся структурированием межфазной границы. Наибольшей устойчивостью обладают эмульсии, полученные на основе гидрозолей оксида графена, выступающего как в качестве кооперативного стабилизатора мономерного ПАВ, так и в качестве частицы-темплата для полимеризации ПДК. Полимеризация диацетиленовых ПАВ в эмульсионных системах, содержащих двухвалентные металлы или оксид графена, позволяют осуществлять реакцию на межфазной границе с образованием красной формы диацетиленового полимера без фазового распада системы и с сохранением ее морфологической однородности. Совокупность перечисленных данных предоставляет надежную основу для разработки базовой методики флип-флоп сборки и оптимизации последовательности образования структурных связей между компонентами системы, стабилизированной бифункциональным ПАВ более сложного строения, в том числе, на основе соединений перилена.

 

Публикации


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Проект направлен на решение фундаментальной междисциплинарной проблемы на стыке супрамолекулярной химии, коллоидной химии, химии материалов и физической химии гибридных систем, связанной с разработкой базовых принципов управления сборкой иерархических дисперсных систем с целью получения новых гибридных материалов и устройств с уникальными по своей структуре и функциональности характеристиками. В проекте предлагается принципиально новый подход к решению этой проблемы, основанный на управлении структурой и свойствами гибридных материалов путем «флип-флоп» переключения последовательности образования координационных и ковалентных связей между различными строительными компонентами гибридного материала, растворенными в двухфазной реакционной системе. Флип-флоп стратегия предполагает, что в каждой из фаз между компонентами образуются связи только одного типа. В результате флип-флоп сборки одного и того же стартового набора строительных блоков за счет обращения последовательности синтетических шагов можно формировать несколько различных структурно-морфологических типов гибридных материалов, обладающих различными функциональными характеристиками. Эта особенность флип-флоп сборки открывает возможность для создания компактных и многоцелевых химических «заводов-в-чемодане» с одновременным существенным снижением экологической нагрузки на окружающую среду и повышением эффективности химического производства новых материалов. Базовая идея Проекта заключается в использовании бифункциональных реакционноспособных ПАВ, в состав которых входят группы, способные к координационным взаимодействиям и образованию ковалентных связей. Такие ПАВ одновременно обеспечивают фазовую совместимость стартовой смеси компонентов и «флип-флоп» переключение структурообразования между фазами, в основе которого лежит взаимосвязь между упаковкой молекул в адсорбционном слое ПАВ и их реакционной способностью. Эта идея не имеет аналогов в мировой научной практике и предполагает, что ПАВ используются в качестве полноценного реакционноспособного структурного компонента конечного материала и обеспечивают динамический контроль межфазной границы жидкость/жидкость как инструмента сборки, вместо традиционного подхода к их использованию для синтеза материалов исключительно как стабилизаторов или устойчивых коллоидных темплат (мицеллярных, лиотропных жидкокристаллических фаз). Результаты, полученные на втором этапе выполнения проекта, относятся к исследованию поведения бифункциональных ПАВ на основе перилена на поверхности воды и водных растворов и в двухфазных системах «масло/вода», моделированию и изучению взаимодействий водорастворимых производных перилена с модельным бифункциональным диацетиленовым ПАВ, способным к ковалентной полимеризации, при последовательной и одношаговой сборке в ультратонких системах на планарной межфазной границе, а также к сборке двухфазных флип-флоп систем, стабилизированных оксидом графена. Главным достижением этого этапа стала демонстрация принципиальной возможности объединения производных перилена с различным функциональным потенциалом в единую консолидированную структуру с помощью флип-флоп сборки из несмешивающихся фаз в системах с различной геометрией межфазной границы, стабилизированной неорганическим бифункциональным ПАВ (оксидом графена). Впервые изучена агрегация несимметричных соединений перилендиимида, содержащих глутаминовый и диацетиленовый заместители, в индивидуальных и смешанных растворах ряда органических растворителей, в двухфазных системах «масло/вода», в том числе, в присутствии линейных ПАВ и ароматических спейсеров, а также на поверхности водных субфаз в присутствии солей одновалентных и двухвалентных металлов. Показано, что эти соединения проявляют высокую склонность к спонтанной агрегации и не позволяют стабилизировать эмульсионные двухфазные системы при инициировании структурообразования в любом из направлений флип-флоп сборки. Была продемонстрирована возможность интеграции как симметричных, так и несимметричных производных бис-перилена с наночастицами золота и выявлен новый эффект нерезонансного усиления поглощения в таких гибридных структурах. Установлено, что для усиления поглощения необходимо не только перекрывание спектров поглощения компонентов, но и создание такой упаковки наночастиц в плазмонном ансамбле, которая обеспечивает проникновение поля плазмона в слой агрегатов производных перилена. Понимание закономерностей возникновения, усиленных полем плазмона эффектов в гибридных системах на основе производных перилена и металлических наночастиц открывает возможность для управления оптическими свойствами флип-флоп систем за счет введения наночастиц и контроля упаковки плазмонных ансамблей. Оптимизирована методика получения ультратонких гибридных покрытий на основе оксида графена и диацетиленового ПАВ по технологии в «один шаг». Показано, что водородная связь между диацетиленовым ПАВ и оксидом графена на границе раздела воздух/вода приводит к спонтанному образованию однородных бислойных нанокомпозитов. Благодаря залечиванию дефектов в подслое оксида графена с помощью проводящего полимера и разделению зарядов между диацетиленовым компонентом и оксидом графена, гибридные нанопленки демонстрируют синергетическое усиление переноса заряда посредством увеличения «прыжковой» дырочной проводимости через сопряженные полимерные участки в зазорах между частицами оксида графена. Такие покрытия могут быть использованы для одновременной модификации смачиваемости и поверхностной проводимости различных материалов. Стабилизация голубой формы полимера за счет взаимодействий с сопряженным каркасом оксида графена позволяет использовать полученные нанокомпозиты для индуцированного светом межслоевого переноса заряда в гибриде. Впервые были получены ультратонкие диоды и фотодиоды на основе самоорганизованных гибридных бислоев, принцип действия которых основан на ингибировании инжектирования электронов с электрода в электронно-акцепторный слой. Развитая в проекте стратегия может быть адаптирована к другим классам полимеризуемых ПАВ, способных к водородной связи с ОГ для создания гибридных проводящих и оптически чувствительных ультратонких пленок для производства новых электрокатализаторов, покрытий для микроэлектроники и оптики. Впервые методом гетероэпитаксиальной сборки получены ультратонкие гибридные системы на основе дикарбоксил-замещенных перилена и диацетилена на поверхности монослоев ОГ на твердых подложках. Была выявлена взаимосвязь между морфологической однородностью и эффективностью переноса энергии и заряда в зависимости от природы катиона металла, использованного для супрамолекулярной ассоциации периленового и полидиацетиленого фрагментов. Наибольшей упорядоченностью обладают системы, собранные с помощью солей никеля, наименьшей – с помощью солей цинка, что обусловлено различием ионных радиусов катионов металла. Продемонстрирован ферстеровский перенос энергии в таких гибридах, сопровождающийся тушением флуоресценции перилена и разгоранием флуоресценции полидиацетилена. Особенностью этого процесса является зависимость его эффективности от размера металлокластера, использованного для сборки компонентов системы за счет координационных связей, задающего расстояние процесса передачи энергии между компонентами. Впервые продемонстрировано, что сборка планарных ультратонких билатеральных гибридов может осуществляться путем самоорганизации «в один шаг» за счет одновременной адсорбции компонентов из несмешивающихся фаз на нанолистах оксида графена. С помощью сочетания атомно-силовой, сканирующей электронной и флуоресцентной микроскопии показано, что в результате этих взаимодействий на структурированной межфазной границе формируется протяженная однородная гибридная флип-флоп система, в которой можно реализовать супрамолекулярную самосборку за счет координационных связей и ковалентную сшивку сопряженного полимера в любой последовательности. Было установлено, что такой способ сборки периленового и диацетиленового фрагмента с помощью адсорбции на листах ОГ позволяет получать флип-флоп системы с переносом энергии между компонентами через слой-транспортер ОГ. Главной особенностью таких систем является возможность изменять направление переноса и настраивать его эффективность с помощью варьирования природы используемого металлокластера. Результаты, полученные по данному направлению для двухфазных систем с планарной межфазной границей, убедительно подтверждают способность оксида графена обеспечить структурную целостность и прочность создаваемых несимметричных флип-флоп систем с одновременным эффективным переносом заряда между их компонентами через углеродный стабилизатор благодаря уникальному сочетанию механических и электронных характеристики этого двумерного прозрачного в оптическом диапазоне материала с низким уровнем Ферми. Разработаны принципиально новые подходы к получению упорядоченных ансамблей с контролируемыми морфологией и свойствами из протяженных одномерных нерастворимых супрамеров с фотоиндуцированной проводимостью на основе диацетилен-замещенных симметричных производных перилена. Впервые предложен метод сборки супрамеров в приложенном переменном и статическом электрическом поле, позволяющий формировать протяженные ансамбли микрометровой ширины из агрегированных супрамолекулярных ассоциатов. Показано, что сформированные ансамбли демонстрируют фотоиндуцированное увеличение проводимости за счет сопряжения периленовых ядер, способствующего эффективному переносу заряда. Впервые получены координационные полимеры на основе глутамат-замещенного перилендиимида и солей двухвалентных металлов на затравочных частицах оксида графена, которые задают совокупность уникальных структурных характеристик ПОВМОК, существенно отличающихся от параметров МОК аналогичного состава, полученных сольвотермальным методом в объеме раствора. Показано, что самосборка координационной структуры на поверхности оксида графена не приводит к тушению флуоресценции. С помощью флуоресцентной микроскопии показано, что полимеризацию в объеме неполярной фазы в таких системах можно проводить независимо от супрамолекулярной сборки водорастворимых периленов в полярной среде без утери консолидации гетерогенной системы и с сохранением ее морфологической однородности. Полученные данные позволили сделать обоснованный выбор оптимального состава системы для реализации базовой концепции проекта. Для разработки стратегии флип-флоп сборки гибридных материалов в качестве бифункционального связующего между полярной и неполярной фазами, в которых протекает самосборка, будет использован оксид графена. Совокупность полученных результатов является надежной основой для оптимизации комплексного подхода к сборке функциональных гибридных материалов на основе соединений перилена и оксида графена на заключительном этапе выполнения проекта.

 

Публикации

1. Гусарова Е.А., Звягина А.И., Кузьмина Н.В., Александров А.Е., Аверин А.А., Калинина М.А. Planar composite materials based on graphene oxide and polydiacetylene derivatives сборник тезисов MENDELEEV 2021, The XII International Conference on Chemistry for Young Scientists, стр. 404 (год публикации - 2021).

2. Гусарова Е.А., Звягина А.И., Кузьмина Н.В., Александров А.Е., Аверин А.А., Калинина М.А. Планарные композитные материалы на основе оксида графена и производных полидиацетилена сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов 2021, стр. 244 (год публикации - 2021).

3. Гусарова Е.А., Звягина А.И., Кузьмина Н.В., Александров А.Е., Аверин А.А., Тамеев А.Р., Калинина М.А. Ultrathin hybrid surface coatings from graphene oxide and polydiacetylenes for fabricating organic photodiodes сборник тезисов 7th International Fall School on Organic Electronics (IFSOE-2021), стр. 50 (год публикации - 2021).

4. ЗВЯГИНА А.И., ЕЖОВ А.А., КУЗЬМИНА Н.В., КАЛИНИНА М.А. “Nonresonance” Enhancement of Optical Absorption in Organic Films with Plasmonic Particles Colloid Journal, том 83, выпуск 5, страницы 574–581 (год публикации - 2021).

5. НУГМАНОВА А.Г., КАЛИНИНА М.А. Self-Assembly of Metal-Organic Frameworks in Pickering Emulsions Stabilized with Graphene Oxide Colloid Journal, том 83, выпуск 5, страницы 614–626 (год публикации - 2021).