Функциональные гибридные молекулярные системы на основе комплексов переходных металлов: 2021 г. этап 1

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

Сведения о проекте

описание для неспециалистов

Проект направлен на разработку и создание нового поколения гетерометаллических функциональных супрамолекулярных систем с использованием комплексов переходных металлов в качестве предорганизованных «строительных блоков». Набор объектов, планируемых в работу, объединяется единой синтетической стратегией, которая состоит в направленном выборе атома металла и продуманном дизайне лигандного окружения как непосредственно вблизи металлоцентра, так и на периферии комплекса переходного металла. Эти два взаимодополняющих фактора позволят контролировать организацию компактной фазы при помощи реализации нековалентных взаимодействий.
С фундаментальной точки зрения, ключевым моментом проекта является использование принципов координационной и супрамолекулярной химии для направленного создания функциональных молекулярных архитектур при помощи дизайна образующих компактную фазу комплексов переходных металлов и детальное исследование ключевых факторов, которые определяют физико-химическое поведение этих полифункциональных молекулярных систем.
Последовательное движение вверх по иерархии молекулярных систем от комплексов переходных металлов к гетерометаллическим молекулярным ансамблям, а затем к функциональным гибридным супрамолекулярным системам, позволит подойти на ступень ближе к реальным наноматериалам и будет являться вкладом в развитие современных и будущих технологий, основанных на свойствах молекул, и предназначенных для аккумуляции, преобразования и прецизионной передачи энергии.
Основным научным результатом выполнения проекта будут методики направленного и селективного синтеза гетерометаллических функциональных супрамолекулярных систем с использованием комплексов переходных металлов в качестве предорганизованных «строительных блоков». Полученные компактные системы будут обладать уникальными физико-химическими свойствами, связанными с возникновением синергетического эффекта вследствие проявления нековалентных межмолекулярных взаимодействий и наличия двух разных по природе металлоцентров.
Проект нацелен на проведение исследований, имеющих принципиальное значение для фундаментальной координационной и супрамолекулярной химии высокоорганизованных молекулярных систем сложной архитектуры. Содержание проекта, его основные цели и задачи лежат в русле самых актуальных трендов текущего развития координационной и супрамолекулярной химии. Результаты выполнения проекта, связанные с созданием новых функциональных молекулярных систем на основе комплексов переходных металлов, будут представлять собой значительный вклад в развитие химии и фотоники супрамолекулярных систем, открывая новые области их использования в современных технологиях.

основные результаты по этапу (кратко)

В рамках достижения основной цели, на первом этапе выполнения проекта разработаны методики и синтезировано несколько серий «строительных блоков» моноядерных комплексов Au(I), несущих в лигандном окружении функциональные группы, призванные выполнять определенную задачу.
На основе ацетиленов, несущих терпиридиновые фрагменты, получено семейство комплексов Au(I), содержащих алкинилфосфиновый фрагмент и фенилен-терпиридиновый мотив, соединенные между собой гибким линкером и показано, что их физико-химические свойства в твердой фазе зависят как от стиля кристаллической упаковки, так и от эффекта тяжелого атома, а сами комплексы представляют собой уникальные объекты, а именно золотосодержащие металлоорганические люминогены.
На основе ацетиленов, несущих азобензильный и стильбеновый фрагменты в качестве функции «фотопереключатель», получены три линии моноядерных комплексов Au(I) (алкинилфосфиновые, алкинилкарбеновые и бис-алкинильные комплексы) демонстрирующих управляемое фотохромное поведение. На основе ацетиленов, несущих тиофеновый фрагмент, синтезированы моноядерные комплексы Au(I) с повышенной сорбционной способностью к Au(111).
Эти серии алкинильных комплексов Au(I) были использованы для синтеза гибридных молекулярных агрегатов на основе полиоксованадата с ядром {V6}, для чего была разработана эффективная методика синтеза, включающая использование микроволнового излучения для промотирования клик-процесса. При помощи сканирующей туннельной микроскопии было проведено комплексное исследование стабильных {V−Au} гибридов, иммобилизованных на Au(111) поверхность и измерены вольтамперные характеристики изолированных молекул в монослойном покрытии. При помощи квантовохимических методов проведено исследование электронной структуры и смоделирован процесс ступенчатого восстановления {V−Au} гибридов, и показано, что физический перенос электронов с оксованадиевого кластера на металлолиганды происходит без разрыва химических связей в молекулярной системе, а электрохимические процессы в пределах индивидуальной молекулы существенным образом зависят от природы окружения золотоорганических фрагментов.
Для всех вновь полученных соединений однозначно установлен состав и описана структура на основе данных полиядерной спектроскопии ЯМР, масс-спектрометрии, элементного анализа, ИК-спектроскопии и рентгенофазового анализа. В случае, когда удалось получить монокристаллы надлежащего качества, структура соединений в твердой фазе установлена при помощи РСА и полностью подтверждает описание структур всех аналогов, сделанное на основании спектроскопических данных.
Для всех полученных комплексов проведено исследование оптических и фотофизических характеристик на количественном уровне, а именно проведено измерение электронных спектров поглощения в УФ и видимой области, спектров эмиссии и возбуждения, времен жизни возбужденных состояний, квантовых выходов люминесценции.

описание вклада в работу каждого из участников (учётная форма ЦИТиС)

1. Грачева Елена Валерьевна, руководитель. Общее руководство проектом, в том числе распределение задач по всем уровням исполнителей проекта; аккумуляция и анализ полученных экспериментальных данных; постоянный текущий анализ и контроль ситуации для оптимизации стратегии и тактики развития проекта; контроль расходования средств; подготовка и предоставление отчетов в Фонд; подготовка статей для публикации в рецензируемых научных изданиях.
2. Кошевой Игорь Олегович, основной исполнитель. Непосредственное исполнение и руководство младшими исполнителями проекта в части разработки методик синтеза, полной характеризации и исследовании фотофизических характеристик заявленных органических соединений (функционализированных ацетиленов и гетероциклических производных), комплексов золота(I), платиновых металлов, и супрамолекулярных гибридных систем на их основе; подготовка материалов для выступления на конференциях и для публикации в рецензируемых научных изданиях.
3. Сизов Владимир Викторович, основной исполнитель. Непосредственное исполнение и руководство младшими исполнителями проекта в части организации и проведения in silico экспериментов при помощи квантово-химических расчетов высокого уровня. Разработка методик расчетного эксперимента под конкретные задачи проекта. Подготовка материалов для публикации в рецензируемых научных изданиях.
4. Петровский Станислав Константинович, основной исполнитель. Непосредственное исполнение и руководство младшими исполнителями проекта в части разработки методик синтеза, полной характеризации и исследовании физико-химических характеристик заявленных органических соединений (функционализированных ацетиленов и карбенов), комплексов золота(I), функционализированных полиоксованадатов и гибридных молекулярных агрегатов на их основе; подготовка материалов для выступления на конференциях и для публикации в рецензируемых научных изданиях.

передача полной копии отчёта третьим лицам для некоммерческого использования: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

не разрешеется

проверка отчёта на неправомерные заимствования во внешних источниках: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

разрешается
АкронимRSF_RG_2021 - 1
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания26/04/2131/12/21

Ключевые слова

  • координационная химия
  • металлоорганическая химия
  • кластерные соединения переходных металлов
  • наноразмерные молекулярные ансамбли
  • супрамолекулярные соединения
  • гибридные наноструктуры
  • люминесценция

Fingerprint

Просмотреть темы исследований, затронутые в этом проекте. Эти метки созданы на базе основных наград/грантов. Вместе они формируют уникальную картину активности.