Учёные ЮФУ создали полимер, изменяющий свои характеристики при световом воздействии

Учёным Южного федерального университета удалось создать особенный полимер, который изменяет свои характеристики при световом воздействии. Эта разработка будет перспективной во многих областях – от наносенсорики и до биомедицины, сообщает центр общественных коммуникаций вуза.

Так, металлорганические координационные полимеры (МОК) представляют собой нанопористые материалы нового поколения, позволяющие подбирать размер и функциональность их полостей под конкретные задачи.

«За счет наличия экстремально высоких показателей пористости и активной поверхности (1 грамм этого вещества имеет площадь больше целого футбольного поля), эти материалы находят свое применение в качестве сорбентов, для разделения газов и их безопасного хранения, а также перспективны для пролонгированной доставки лекарств, повышения чувствительности сенсоров и долговечности нанокатализаторов.

И это лишь несколько примеров областей, где такие «наногубки» признаны перспективной и многообещающей заменой традиционным материалам», – рассказал руководитель проекта и научный руководитель направления ЮФУ Александр Солдатов.

Сегодня особым спросом пользуются так называемые «интеллектуальные материалы» – материалы, способные менять свои свойства, реагируя на внешние воздействия.

Одним из таких воздействий может быть свет. Учёные Международного исследовательского института интеллектуальных материалов и Научно-исследовательского института физической и органической химии ЮФУ поставили перед собой амбициозную задачу – наделить металлорганические координационные полимеры фотопереключаемыми свойствами, то есть, возможностью управления свойствами материала при помощи света. Для этого в структуру МОК, представляющую собой пористую матрицу, были встроены спиропираны – специальные фотоактивные молекулы, которые под действием света обратимо изменяют свою структуру, что приводит к изменению цвета и объёма пор, и, как следствие, оказывают воздействие на свойства и функциональные характеристики самого материала.

В ходе исследования удалось синтезировать гибридный фотоактивный материал, в котором молекула спиропирана была прочно зафиксирована в пористой матрице МОК.

«Было обнаружено, что полученные МОК под воздействием света определенной волны могут контролируемо и обратимо изменять структуру. В частности, облучение светом определённой волны увеличивает проводимость материала. Этот эффект может быть использован для создания нового поколения наноразмерных фотопереключателей и элементов памяти для нанофотоники», – отметил Александр Солдатов.

К настоящему моменту исследователями вуза отработаны методики создания МОК на основе наночастиц палладия, способных присоединить молекулы спиропиранов. Суперкомпьютерное моделирование позволило глубже понять особенности электронного строения исследуемых уникальных материалов. Сейчас на основе разработанных неразрушающих методик диагностики материала с использованием спектроскопии XANES и установок мега-сайенс (синхротронных центров) ученые завершают детальное исследование всех уникальных характеристик полученных гибридных фотоактивных материалов.

«Созданный МОК с фотопереключаемыми свойствами может быть применен к широкому кругу разработок перспективных функциональных материалов – от наносенсорики, гетерогенных фотокаталитических реакций, включая получение водорода при расщеплении воды и преобразование CO2, применений в качестве элементов фотопереключателей и элементов памяти для нанофотоники и фотоактивных нанореакторов до биомедициских применений», – заключил руководитель проекта.

Результаты исследований опубликованы в Inorganica Chimica Acta, Microporous and Mesoporous Materials, Journal of Molecular Modelingvolume.