КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 проекта 19-13-00185

НазваниеНовые хромогенные свойства спиропиранов обусловленные барохромным эффектом

Руководитель Метелица Анатолий Викторович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-504 - Электронно-возбужденные системы, фотохимия, радиационная химия, спиновая химия

Ключевые слова Хромогенные молекулярные системы, барохромизм, фотохромизм, термохромизм, молекулярные бистабильные системы, изомерия, химическая кинетика, спиропираны

Код ГРНТИ31.15.29

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на решение одной из фундаментальных проблем химии, заключающейся в выявлении общих закономерностей обуславливающих связь между молекулярной структурой хромогенных спироциклических соединений и формированием механизмов, включающих наряду с фотоинициированными реакциями также и конкурирующие процессы иной природы и, в частности, барохромные превращения в газовой фазе. К целям исследования относятся: - получение корреляций между структурой спиропиранов и их способностью к барохромным превращениям; - применение барохромного эффекта для создания новых материалов; - получение новых данных, позволяющих расширить представление о свойствах материалов фотоники; - для использования в обучающих курсах при подготовке специалистов по материаловедческим направлениям, в том числе “Полифункциональные материалы” в Южном федеральном университете, которая будет доступна при сетевых коллаборациях с российскими вузами. К хромогенным молекулярным системам, классифицированным в соответствии с внешним воздействием, вызывающим изменение цвета (спектра поглощения и/или флуоресценции), относятся фотохромные, термохромные, сольватохромные, ионохромные, и т.п. соединения. На их основе функционируют фильтры с переменной оптической плотностью, оптические устройства записи и хранения информации, в том числе трехмерной, разнообразные сенсоры, создаются оптические молекулярные переключатели, молекулярные транзисторы, системы для визуализации биологических процессов, различные версии субдифракционной микроскопии. Когда рассматривают хромогенные молекулярные системы с целью исследования их свойств или изучения возможностей применения то, как правило, имеют ввиду фотохромные, термохромные, сольватохромные, ионохромные, и т.п. соединения. Крайне мало изучено явление барохромизма. В общем случае под барохромизмом будем понимать обратимое изменение окраски вещества (электронных спектров поглощения) индуцируемое в одном или обоих направлениях изменением давления. Барохромному эффекту в конденсированном состоянии посвящено незначительное число публикаций. А упоминание о барохромизме органических соединений в газовой фазе вообще отсутствует. Т.е. целое направление среди хромогенных явлений остается не изученным. Изучение барохромного эффекта будет проводиться на примере фотохромных спиропиранов, что позволит использовать свет в качестве внешнего фактора, контролирующего барохромный цикл. Таким образом, научная значимость представленной проблемы заключается в получении данных о неописанном ранее явлении барохромизма в газовой фазе и выявлении корреляций между структурой спиропиранов и их способностью к барохромным превращениям. Научная новизна поставленной задачи состоит в том, что впервые на примере хромогенных спиропиранов будет изучен барохромный эффект в газовой фазе и с этой целью будет проведен молекулярный дизайн структуры, подходящих для этого фотохромных спиропиранов и осуществлен их синтез. Барохромный эффект может иметь различную природу. В одном случае, изменение давления способно привести к модификации сольватной оболочки органических молекул, что окажет влияние на структуру их S1←S0 перехода и приведет к изменениям в полосах длинноволнового поглощения – смещению максимумов, изменению формы полос. Происходящее при этом изменение окраски в большинстве случаев не будет носить радикальный характер. Назовем этот эффект барохромизмом первого рода. Барохромизм второго рода проявляется в том случае, если исследуемое соединение способно существовать хотя бы в двух взаимопревращающихся изомерных формах с отличающимися спектрами поглощения. При соответствующем выборе структуры можно ожидать, что изменение давления будет инициировать изомеризацию, сопровождающуюся существенными спектральными изменениями. Мы предполагаем изучение барохромизма второго рода на примере хромогенных спиропиранов, в которых взаимопревращения изомерных форм, с существенно отличающимися спектрами поглощения, происходит как в основном, так и возбужденном состоянии. Благодаря относительной легкости структурной модификации спиропиранов возможно получение молекул с необходимым, для наблюдения барохромного эффекта, расположением уровней основного состояния изомерных форм и барьером между ними. Поэтому достижимость решения поставленной задачи и возможность получения запланированных результатов представляется достаточно обоснованной. Реализация проекта позволит, с одной стороны, выяснить новые методы управления структурой и свойствами молекулярных систем, способных к существованию в различных изомерных формах, создаст основу для разработки методов фиксации метастабильных интермедиатов этих систем, ранее недоступных для экспериментального изучения, а, с другой стороны, разработать подходы к созданию новых материалов для оптической записи информации, литографии высокого разрешения, TTI-сенсоров.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---