Message

• Chemia zakrzywionych związków aromatycznych

  Chemia zakrzywionych związków aromatycznych

  read more

  Związki aromatyczne, takie jak benzen, wykazują wyjątkową reaktywność i właściwości fizyczne dzięki swojej "aromatyczności", w której elektrony pi są szeroko zdelokalizowane w płaskim (planarnym) szkielecie molekularnym. Dlatego, planarność cząsteczki jest jedną z ważniejszych właściwości wykazywanych przez cząsteczki aromatyczne. Co by się stało, gdyby struktura cząsteczki aromatycznej uwzględniała krzywizny, wygięcia lub jakiekolwiek inne nieplararne fragmenty, jaki byłby wpływ tych cech na reaktywność tych związków czy ich właściwości fizyczne? Ta prosta, bezpośrednia ciekawość rozpoczęła nasze badania nad chemią sferycznych związków aromatycznych "fulerenów" oraz związków w kształcie misy, zwanych "buckybowls". W szczególności, związki typu buckybowl nie tylko wykazują różne unikalne cechy związane z ich specyficzną konstrukcją przypominającą misę, ale również oczekuje się, że będą to unikalne materiały funkcjonalne, którym te ciekawe właściwości nie mogłyby zostać nadane, jeśli byłyby to płaskie związki aromatyczne.
  Udało nam się opracować pierwszą metodę syntezy "sumanenu", jednego z podstawowych związków typu buckybowl. Obecnie badamy nowe metody syntetyczne i właściwości różnych molekuł typu buckybowl oraz opracowujemy nowe materiały funkcjonalne oparte tego typu związkach. Przykłady ostatnich badań są następujące:

  • · Otrzymywanie nowych struktur i układów supramolekularnych opartych na szkielecie sumanenu oraz badanie właściwości fizycznych otrzymanych struktur
  • · Nowe metody syntetyczne konstruowania struktur typu buckybowl, w szczególności struktur buckybowl zawierających heteroatomy (heterobuckybowls)
  • · Nowe materiały wykorzystujące tak zwaną wrodzoną dwustronność (cząstki Janusa), wywołaną przez obecność w molekule zarówno wklęsłej jak i wypukłej powierzchni typu buckybowl
  • · Otrzymywanie koloidów metali chronionych przez rozpuszczalne w wodzie pochodne fulerenu i ich zastosowanie jako katalizatory i materiały funkcjonalne

  

  

• Chemia nanoklastrów metali

  Chemia nanoklastrów metali

  read more

  Charakter metalu jest znacząco inny, gdy jego rozmiar maleje ze skali makro do rozmiarów nanometrycznych (klaster). Na przykład "złoto” jest jednym z metali wykazujących największą odporność na działanie korozji (utlenianie na powietrzu), który w rozmiarze makro (w masie) dodatkowo wykazuje wysoką świetlistość (połysk). Natomiast, złoto o rozmiarach nanometrycznych wykazuje niezwykle wysoką aktywność katalityczną w reakcjach utleniania tlenowego. W ten sposób nanoklastry metali mogą wykazywać różne nieznane aktywności katalityczne i właściwości fizyczne, swoiście ukryte w skali marko (w masie)..
  Ponadto, możliwe jest również tworzenie tak zwanego nanoklastrowego stopu, poprzez zmieszanie wielu metali w różnych kombinacjach i stosunkach. Takie klastry stopowe mogą wykazywać całkowicie odmienną aktywność w stosunku do natywnego pojedynczego metalu. Można powiedzieć, że zajmujemy się działem nauki, który określić można mianem nowoczesnej "alchemii".
  Ponieważ nanoklastry metali mają tendencję do aglomeracji, konieczna jest stabilizacja ich zawiesin za pomocą środków ochronnych (stabilizatorów). Odkryliśmy, że rodzaj matrycy ochronnej może znacznie zmienić naturę fizykochemiczną utworzonego klastra. Obecnie badamy nowe nanoklastry metali o właściwościach katalitycznych, które przyczyniają się do rozwoju metod zielonej chemii. Jako środki ochronne wykorzystujemy różne syntetyczne i naturalne polimery. Przykłady naszych ostatnich badań są następujące:

  • · Opracowanie nowych reakcji katalitycznych przy użyciu nanoklastrowego stopu, w szczególności w celu przeprowadzenia trudno zachodzących reakcji organicznych, takich jak aktywacja wiązania węgiel-fluor
  • · Opracowanie praktycznego zielonego nanokatalizatora z wykorzystaniem różnych syntetycznych i / lub naturalnych polimerów jako matrycy ochronnej (stabilizator), takich jak chitozan i celuloza
  • · Wyjaśnienie zjawisk i interakcji na styku powierzchni nanoklastra metalu z matrycą ochronną (stabilizatorem) w trakcie reakcji katalitycznej

  

  

• Dynamika kryształów organicznych

  Dynamika kryształów organicznych

  read more

  Kryształ to substancja, w której atomy, cząsteczki i jony są regularnie rozmieszczone w przestrzeni. Przykładami kryształów są sól kamienna, kwarc, czy klejnoty takie jak rubin i szafir. Co ciekawe, w przypadku większych związków organicznych, w stanie krystalicznym ich struktury są uszeregowane za pomocą powtarzających się przestrzennie wzorców. Kryształy organiczne są bardzo sztywne, co jest korzystne pod kątem wykazywanych przez nie właściwości fizycznych, ale są równocześnie bardzo kruche ze względu na brak elastyczności (większość ze struktur krystalicznych zostaje zniszczona, gdy tylko zostanie przyłożone ciśnienie). W ostatnich latach uwagę naukowców przykuwają "dynamiczne" kryształy organiczne, które mogą elastycznie zmieniać strukturę po przyłożenia bodźca zewnętrznego. Na przykład, istnieją doniesienia na temat otrzymania systemów reagujących na ciśnienie, między innymi zmieniającymih kolor emitowanego światła.
  W ostatnich latach, opracowaliśmy szereg dynamicznych kryształów organicznych, które odwracalnie wykazują dynamiczne zmiany strukturalne, zachowując jednocześnie stan krystaliczny cząsteczki gościa, taki jak wchłanianie / uwalnianie rozpuszczalników. Ponadto, niektóre z tych kryształów wykazywały odwracalną zmianę koloru i struktury przez ogrzewanie lub naświetlanie światłem. Te organiczne kryształy składały się tylko z bardzo prostych związków organicznych. Oczekiwane jest, że wprowadzenie dalszych modyfikacji chemicznych do struktury związku nie spowoduje zmiany ich zmiany podstawowych właściwości dynamicznych. Przykłady naszych ostatnich badań są następujące:

  • · Wgląd we właściwości strukturalne porowatych / nieporowatych dynamicznych kryształów organicznych towarzyszących wychwytowi / uwalnianiu rozpuszczalnika
  • · Wyjaśnienie zjawiska zmiany strukturalnej dynamicznych kryształów organicznych poprzez ich ogrzewanie i napromienianie światłem; rozwój chemii materiałowej materiału z wykorzystaniem przytoczonych zjawisk
  • · Kontrola właściwości wychwytu cząsteczek poprzez chemiczną modyfikację cząsteczek składowych

  

  

• Chemia ablacji laserowej

  Chemia ablacji laserowej

  read more

  Poprzez napromieniowaniem światłem laserowym granicy faz między ciałem stałym a cieczą, substancje składowe na powierzchni stałej są intensywnie uwalniane w miarę generowania plazmy (ablacja). Pozwala to na wytwarzanie w cieczy niezwykle aktywnych związków chemicznych. Próbujemy zastosować tę metodę w badaniach opartych na chemii organicznej i złożonej chemii.
  Na przykład, globalnie od 4,3 miliarda lat temu zjawiska tego używamy do wyjaśnienia mechanizmu, dzięki któremu powstaje pierwsza prymitywna (podstawowa) substancja enzymopodobna, posiadająca klucz do ewolucji życia. To znaczy, ablację laserową uważano za część efektu promieniowania jonizującego przez naturalny reaktor jądrowy, który istniał w tym czasie, czyli ablację czystego pirytu (FeS₂), istniejącego w czasie formowania powierzchni. W ten sposób w naszych badaniach generujemy prymitywne kompleksy enzymów i oceniamy te reaktywności.
  Poza tym, okazuje się, że w wyniku ablacji laserowej metali i związków stałych generowane są aktywne nanocząsteczki. Nasze badania związane są z badaniem między innymi reakcji katalitycznych z użyciem tego procesu. Przykłady naszych ostatnich badań obejmują:

  • · Badania na temat wyjaśnienia mechanizmu generowania prymitywnych (podstawowych) substancji enzymopodobnych w dynastii Hidari
  • · Opracowanie metody selektywnej formacji nanocząsteczki o określonej wielkości / morfologii na powierzchni metalu i stałej powierzchni związku z wykorzystaniem techniki ablacji laserowej w fazie ciekłej
  • · Generowanie nowych stopów za pomocą technologii klejenia laserowego i ocena ich reaktywności