Результаты 2017 года

 

Восстановление дихлорида ртути внутри однослойных углеродных нанотрубок 

1

Заполнение однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) в расплаве хлорида ртути(II) HgCl2 ведет к восстановлению HgCl2 и формированию протяженных нанокристаллов хлорида ртути(I) Hg2Cl2, при этом направление кристалла [001] совпадает с осью ОУНТ. Предложен механизм восстановления дихлорида ртути, основанный на переносе электронного заряда с ОУНТ на инкапсулированные молекулы HgCl2, что приводит к снижению прочности связывания и удалению хлора с образованием Hg2Cl2. Таким образом, ОУНТ не только выполняет функцию шаблона для формирования наноразмерных кристаллов, но и может служить катализатором в пространственно-замкнутой окислительно-восстановительной реакции.

 

Супрамолекулярный ассоциат с «луковичной» структурой 

2

 Получен необычный гибридный супрамолекулярный ассоциат, построенный из трёх функциональных компонентов, иерархически организованных посредством нековалентных взаимодействий. Простой синтез приводит к образованию большого тороподобного полиокосомолибдата {Mo154}, который содержит включённый супрамолекулярный комплекс, построенный из аниона типа Доусона [P2W18O62]6- и двух молекул γ-циклодекстрина. Полученный нанообъект с «луковичной» структурой ([P2W18O62]@2γ-CD@{Mo154}) охарактеризован с помощью РСА. Показана способность гигантского неорганического тора {Mo154} принимать участие в супрамолекулярном взаимодействии за счет сильного сродства внутренней и внешней поверхностей γ-CD к поверхности полиоксометаллатов. Взаимодействия между субъединицами и их поведение в растворе подробно изучены с помощью ЯМР-спектроскопии, которая выявила специфические взаимодействия между γ-CD и полиоксоанионами. Формирование этой трёхкомпонентной гибридной системы по методике «одного стакана» в водном растворе с использованием стехиометрических соотношений реагентов подробно обсуждается с точки зрения возможных движущих сил.

 

Полисульфидные координационные кластеры лантанидов 

3

 Восстановлением элементной серы S8 комплексами Ln(II) с объемными органическими лигандами получены первые примеры полиядерных молекулярных комплексов лантаноидов с полисульфидным S42– лигандом в координационной сфере – [Ln3(dipp-form)3S12]. Синтетический подход позволяет осуществлять дизайн новых полихалькогенидных комплексов, подбирая сочетания иона лантаноида и объемного органического лиганда.

 

Люминесцентный сенсор на катионы щелочных металлов

4

На основе цинка(II), уротропина и 2,5-фурандикарбоновой кислоты получен пористый металл-органический координационный полимер, проявляющий различную селективность включения катионов металлов I группы за счёт наличия в его каркасной структуре специфических криптандоподобных полостей. Соединение проявляет различный люминесцентный отклик в зависимости от природы и от размера иона и является первым примером твердотельного люминесцентного сенсора на катионы щелочных металлов.

 

Превращения хлорокомплексов родия(III) в растворах щелочей

5

 Спектрофотометрическим методом исследован гидролиз [RhCl6]3- в щелочных растворах. Установлено, что при этом происходит количественный переход родия в форму [Rh(OH)6]3-, а лимитирующим скорость процессом является образование [RhCl5(OH)]3-. При помощи квантово-химических расчетов показано, что гидроксо-лиганд определяет стереохимический маршрут реакции замещения: в щелочной среде гидролиз протекает по «транс»-маршруту, в отличие от акватации хлорокомплексов родия в кислых растворах, где имеет место «цис»-маршрут. Гидроксокомплексы родия находят широкое применение в качестве катализаторов в органическом синтезе. Полученные в работе результаты интересны не только с точки зрения совершенствования методов приготовления таких катализаторов, но также позволяют по-новому взглянуть на природу их активности.

 

Химические сенсоры для определения аммиака 

6

Проведено сравнительное исследование структурных особенностей и сенсорных свойств тонких пленок шести комплексов фталоцианинов меди, содержащих различные заместители, связанные с макроциклом через гетероатом серу или кислород. Показано, что максимальным сенсорным откликом на пары аммиака обладают фталоцианины, являющиеся жидкокристаллическими при комнатной температуре и образующие упорядоченные пленки. Пленки исследованных фталоцианинов являются перспективными материалами для создания активных слоев химических сенсоров для определения аммиака в воздухе при различной влажности.

 

Кластеры рения для биомедицинских применений 

7

Обнаружено, что люминесцентный и рентгеноконтрастный кластерный комплекс рения Na4[{Re6Te8}(CN)6] проникает через клеточную мембрану с максимальным накоплением в клетках при инкубации в течение 24 часов. Низкий токсический эффект in vitro, подтверждённый на клетках рака гортани человека (Hep-2) и in vivo, подтверждённый на мышиной модели, делает перспективным использование агентов на основе таких кластерных комплексов для различных биомедицинских применений.

 

Термически стабильные наностенки нитрида бора 

8

Впервые продемонстрирована возможность внедрения атомов кислорода в структуру наностенок h-BN с сохранением исходной морфологии при температуре до 1100°С. Полученные наностенки h-BNO обладают улучшенными люминесцентными свойствами и могут быть использованы для создания эмиттеров, сенсоров и фотокатализаторов нового поколения. 

 

Болометры на основе кристаллов ZnMoO4 и Li2MoO4 для регистрации процессов двойного бета-распада 

9

Показаны превосходные характеристики и низкая радиоактивная загрязненность сцинтилляционных болометров на основе натуральных кристаллов ZnMoO4 и Li2MoO4 с объемом (~ 100 см3). Детекторы характеризуются высоким энергетическим разрешением (FWHM ≈ 4-10 кэВ на энергии 2615 кэВ (208Tl)), которое является одним из лучших из когда-либо достигнутых с массивными болометрическими детекторами. Активность 232Th (228Th) и 226Ra - наиболее опасных загрязняющих веществ для исследований - ниже 10 мкБк/кг. Активность 40К в образцах Li2MoO4 с наибольшим содержанием этого изотопа не превышает 4 мБк/кг. Результаты получены в низкофоновых измерениях в подземных лабораториях Modane и Gran Sasso. Воспроизводимый рост кристаллов Li2MoO4 (методом LTG Cz) с высоким оптическим качеством и большой массой, а также успешные результаты болометрических испытаний, позволяют рассматривать полученные кристаллы как основной рабочий материал для эксперимента CUPID-0/Mo. 

 

Туннельный переход между зеркальными изомерами молекулы dabco в металл-органическом координационном полимере

10

 Показано существование туннельного перехода между право- (S) и левовращающими (R) изомерами молекулы C6H12N2 в металл-органическом координационном полимере Zn2(C8H4O4)2·C6H12N2.

 

Нахождение устойчивых конформаций графена методом молекулярной динамики 

11 

Показано, что устойчивые конформации графеновых нанолент могут быть найдены с использованием экспериментов растяжения и релаксации, в которых внезапно убирается растягивающая сила. Из расчетных экспериментов следует, что существуют определенные условия для создания свёрнутых структур, причём, при конечной температуре, процесс сворачивания вероятностный. Рассчитаны вероятности образования устойчивых конформаций для ленты определенного размера. Найдено основное состояние ленты и показано, что его тип зависит от её длины. Ожидается, что предложенный метод поиска устойчивых конформаций может найти применения в теоретических исследованиях и производстве новых материалов.

  

Уникальные мицеллярные нанореакторы 

12 

Экстракционное введение реагентов в микроэмульсии является перспективным подходом значительного увеличения производительности мицеллярного синтеза (кристаллизации) наночастиц. Исследована катионообменная экстракция одно- (Li+, K+ и Cs+) и двухвалентных катионов (Ca2+, Ba2+ и Zn2+) простыми и смешанными мицеллами Tergitol NP-4 и NaAOT. Двухвалентные катионы извлекаются лучше одновалентных. На примере кристаллизации KNO3 и NaNO3 показано, что при высоком содержании NaАОТ катионы K+ в ядре мицеллы практически полностью замещаются на Na+. В процессе кристаллизации  происходит истощение содержания нитрата калия в мицеллярных ядрах, что вызывает обратный обмен катионов K+, связанных в поверхностном слое с АОТ-, на катионы Na+, находящиеся в ядре мицеллы. В результате из исходной смеси солей кристаллизуется преимущественно KNO3.

  

 Результаты ИНХ СО РАН – на обложках 5 журналов!

13