Новаторское исследование представило металлорганический комплекс как ключевой прецедентный образец среди соединений переходных металлов с саленовыми основаниями Шиффа. Полимеры на его основе демонстрируют удивительную комбинацию ценных качеств: исключительную электропроводность, термическую устойчивость, электрохромные эффекты и избирательную каталитическую активность. Этот набор открывает широкие перспективы для их внедрения в новейшую электронику, системы мониторинга, устройства аккумулирования энергии и каталитические процессы.
Прорыв в понимании структуры полимеров
Специалисты Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) совместно с коллегами из других научных центров установили ключевые структурные фрагменты, ответственные за свойства как базового комплекса, так и образующегося из него полимера. Это достижение разрешает давнюю научную загадку, проливая свет на тонкие механизмы полимеризации, которые активно обсуждались химиками на протяжении последних двух десятилетий. Работа представляет собой важный шаг вперед для фундаментальной и прикладной химии.
Предыдущее достижение для улучшения материалов
Ранее эта же команда ученых совершила важное открытие – разработала метод адресного присоединения многостенных углеродных нанотрубок к титановой основе. Новаторский подход исключает необходимость использования полимерных связующих веществ и способствует созданию продвинутых композитных электродов для суперконденсаторов, значительно повышая их эксплуатационные показатели.
«Наши результаты закладывают фундамент знаний, критически важных для сознательного конструирования функциональных материалов на базе поли- комплексов и родственных систем, – поясняет Петр Корусенко, старший научный сотрудник кафедры химии твердого тела СПбГУ. – Впервые нам удалось детально отследить эволюцию структуры координационного центра при полимеризации и выявить структурные элементы, управляющие ключевыми свойствами этих соединений».
Устойчивость и трансформации ключевых структур
Ученый отметил важный момент: при электрохимическом окислении центральная часть молекулы (координационный узел) претерпевает искажения из-за изменений строения саленового лиганда. Обнадеживающим фактом является почти полное восстановление исходной плоско-квадратной геометрии при возврате в нейтральное состояние. Этот фактор глубоко раскрывает механизмы полимеризационного процесса.
Архитектура на молекулярном уровне
Исследователи СПбГУ выявили, что комплекс в конденсированном состоянии формирует димеры, схожие со структурой стэкинга типа d-d. В полимере же эти "строительные модули" связываются атомами углерода фенольных групп (C6H5O) образуя тетрамеры и сложную объемную каркасную сеть. Также был обнаружен ранее неизвестный эффект: адсорбируемые при электрохимической полимеризации ионы электролита оказывают влияние на зарядовое состояние атома никеля в центре координации.
Перспективы для высокотехнологичных устройств
В ближайших планах команды – исследование специфики полимеризации на поверхности углеродных нанотрубок. Эта стратегия направлена на создание нового поколения высокоэффективных электродов для аккумуляторов и суперконденсаторов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Современные методы исследований
Экспериментальная часть работы выполнена на уникальных измерительных станциях «Структурное материаловедение» и «НаноФЭС» синхротрона «КИСИ-Курчатов». Сложные квантово-химические расчеты проведены в партнерстве с Ядерным университетом «МИФИ» и Южным федеральным университетом.
