24.05.2012

В физической химии органических фторидных материалов произошла тихая революция

Углерод и фтор — сердце целого семейства химических веществ, используемых в качестве антипригарного покрытия, искусственной крови и многого другого. Различия в структурах этих соединений определяют их стабильность и возможность применения в определённых приложениях. Это хорошо известно. Но тут же возникают два вопроса. Как эти структуры можно оптимизировать для достижения ими наилучших эксплуатационных характеристик? Как подойти к проблеме дизайна подходящей структуры для выполнения новых функций?

В попытке найти ответы на оба вопроса исследователи из Министерства энергетики США были вынуждены пересмотреть некоторые предположения, принимаемые химической наукой на веру. И вот результат: им удалось кардинально расширить способности химиков-синтетиков к созданию новых органофторидных материалов с желаемыми свойствами.

Прежде считалось, что есть чёткая линейная связь между тремя электронными и электрохимическими свойствами, которые и определяют величину энергии, необходимой для образования или распада данных молекул. Этими важнейшими для молекулярной электроники свойствами являются сродство к электрону, энергия низшей незанятой молекулярной орбитали и растворимость.

Как показало исследование, отчёт о котором опубликован в журнале Chemical Science, эти свойства коррелируют далеко не всегда! Отсутствие прямой взаимосвязи можно назвать совершенно неожиданной тихой революцией в области физической химии, что, впрочем, замечательно объясняет наблюдаемые различия в поведении материалов и продуктов на основе органофторидов.

Полученные результаты базируются на изучении семи органофторидных заместителей, привязанных к фуллереновому ядру, уникальные электрохимические свойства которых являются основой для самого разнообразного практического использования. Авторы работы исследовали электронные и электрохимические свойства этих функционализированных фторидами фуллеренов с помощью комбинации расчётных, электрохимических и спектроскопических методов, включая фотоэлектронную спектроскопию. Так, было обнаружено, что, несмотря на статистически различные энергии сродства к электрону (для каждого из семи фторидных заместителей) у таких замещённых фуллеренов с органофторидными группами, их первые восстановительные потенциалы абсолютно равны.

Хочется верить, что новые знания помогут химикам правильно подбирать органофторидные группы для получения материалов с оптимальными морфологией, электронными, оптическими и (или) магнитными свойствами.

Роман Иванов

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА