Message

• Химия “изогнутых” ароматических соединений

  Химия “изогнутых” ароматических соединений

  read more

  Ароматические соединения, такие как бензол, проявляют свою уникальную реакционную способность и физические свойства благодаря «ароматичности», в которой -электроны широко распространены в плоском молекулярном скелете. Следовательно, планарность молекулы является одним из важных аспектов, обеспечивающих свойство этих ароматических молекул. Что произойдет, если ароматические молекулы будут иметь выпуклые, изогнутые или какие-либо неплоские структуры? Что изменится в их реакционных способностях и физических свойствах? Исходя из такого простого любопытства, мы исследуем химию сферических ароматических соединений "фуллеренов" и соединений, которые имеют форму чаши и называются "бакиболами"(англ. buckybowl). В частности, бакиболы не только демонстрирует различные уникальные свойства благодаря своей уникальной чашообразной форме, но так же ожидается, что они являются уникальными материалами с новыми функциями, которые невозможно реализовать с помощью плоских ароматических соединений. Мы преуспели в первом синтезе "суманена"(англ. sumanene), одной из основополагающих структур бакибоула. В настоящее время мы изучаем новые синтетические методы и свойства различных бакибоулов, а также разрабатываем функциональные материалы с использованием бакибоулов. Здесь перечислены примеры недавних исследований.

  • · Построение новых структур и супрамолекулярных структур, основанных на суманене, и их физических свойствах
  • · Новые синтетические методы конструирования бакибоулов, в частности гетеробакибоулов
  • · Новые материалы, в которых используется внутренняя двусторонность (природа Януса), обусловленная вогнутой и выпуклой поверхностью бакибоулов
  • · Получение металлических коллоидов, защищенных водорастворимыми производными фуллеренов, и их применение в катализаторах и материалах

  

  

• Химия металлических наночастиц

  Химия металлических наночастиц

  read more

  Характер металлов полностью отличается, когда размер металла уменьшается от объемного состояния до нанометровых размеров (кластеров). Например, «золото» является одним из наиболее коррозионных (стойких к окислению воздуха) металлов, которое всегда блестит как целостный материал. Тогда как золото нанометрового размера проявляет чрезвычайно высокую каталитическую активность в отношении аэробного окисления. Таким образом, в металлических нанокластерах будут существовать различные неизвестные каталитические активности и физические свойства, ранее скрытые в целостном материале.
  Кроме того, в состоянии нанокластера можно создать металлические кластеры из сплава путем смешивания нескольких металлов в различных формах и соотношениях. Данные кластеры из сплавов могут проявлять активность, совершенно отличную от исходного отдельного металла. Можно сказать, что мы занимаемся чем-то вроде современной «алхимии». Поскольку эти металлические нанокластеры имеют тенденцию к агломерации, и чтобы ее можно было избежать, необходимо стабилизировать металлы защитным материалом. Мы обнаружили, что даже тип защитного материала(матрицы) может сильно изменить природу кластера. Сейчас мы изучаем разработку новых катализаторов на основе металлических нанокластеров (относящихся к “зеленой” химии) с использованием различных синтетических и природных полимеров в качестве защитных агентов. Здесь перечислены примеры недавних исследований

  • · Разработка новой каталитической реакции с использованием нанокластерного катализатора из сплава, в частности, для проведения сложных реакций, таких как активация связи углерод-фтор
  • · Разработка практичного зеленого нанокатализатора с использованием различных синтетических и/или природных полимеров, таких как хитозан и целлюлоза, в качестве защитной матрицы.
  • · Выяснение явлений и взаимодействия на границе раздела поверхности металлического нанокластера и защитной матрицы(материал) в каталитической реакции

  

  

• Динамика органических кристаллических материалов

  Динамика органических кристаллических материалов

  read more

  Кристалл - это вещество, в котором атомы, молекулы и ионы регулярно упорядочены в твердом состоянии. Каменная соль, кварц, драгоценные камни, такие как рубин и сапфир, так же являются видами кристаллов. Даже в органических соединениях, находящихся в кристаллическом состоянии, кристаллы построены из определенных повторяющихся структур. Поскольку эти органические кристаллы очень жесткие, они представляют огромный интерес с точки зрения своих физических свойств, но в то же время они являются хрупкими кристалами из-за недостатка свойства гибкости. Однако, в последнее время, большое внимание привлекают «динамические» органические кристаллы, которые могут гибко изменять структуру из за присуствия внешних факторов. Например, существует система, которая реагирует на давление путем изменения своего цвета излучения.
  Недавно мы обнаружили серию динамических органических кристаллов, которые обратимо демонстрируют динамические структурные изменения, сохраняя при этом кристаллическое состояние путем захвата/высвобождения гостевых молекул, например таких как растворители. Так же, некоторые из этих кристаллов были обратимо изменены по цвету и структуре при нагревании или под облучением света. Данные кристаллы состоят только из очень простых органических соединений, которые связаны между собой слабыми межмолекулярными взаимодействиями. Кроме того, прогнозируется, что дополнительный контроль может быть добавлен без изменения основных динамических свойств путем применения химической модификации. Примеры недавних исследований следующие.

  • · Выяснение пористых/непористых структурных изменений в динамических органических кристаллах, сопровождающих поглощение/высвобождение растворителя.
  • · Исследования феномена структурного перехода, вызванного нагреванием и / или световым излучением динамического органического кристалла, и их дальнейшее использование в сфере функциональных материалов.
  • · Контроль характеристик молекулярного поглощения в содержащихся органических молекулах путем химической модификации.

  

  

• Химия лазерной абляции

  Химия лазерной абляции

  read more

  При облучении лазерным светом на границы между твердым веществом и жидкостью, составляющие вещества на твердой поверхности взрывоопасно высвобождаются (метод абляции). Это дает возможность чрезвычайно активным химическим веществам генерироваться в жидкости. Мы пытаемся применить этот метод к различным исследованиям, основанным на органике и химии материалов.
  Например, мы используем его для выяснения механизма генерации первого примитивного энзимоподобного вещества, которое является ключом к эволюции жизни на Земле 4,3 миллиарда лет назад (так называемая «Хадейская Земля»). Здесь метод лазерной абляции используется в качестве замены эффекта ионизирующего излучения естественным ядерным реактором, существовавшим в то время. В качестве изучаемого вещества, мы используем чистый пирит (FeS₂), который в изобилии существовал на Хадейской Земле, и проводим лазерную абляцию пирита в присутствии простого органического соединения. При использовании этого метода генерируются комплексные модели примитивного фермента и анализируется их реакционная способность.
  Кроме того, мы занимаемся приготовлением активных наночастиц путем лазерной абляции металлов и поверхности твердого соединения и изучаем их каталитические реакции. Конкретный пример недавних исследований заключается в следующем.

  • · Выяснение механизма генерации примитивного энзимоподобного вещества в среде Хадейской Земли.
  • · Разработка метода формирования размера/морфологии селективных наночастиц методом жидкофазной лазерной абляции на поверхности металла и твердого соединения.
  • · Генерация новых сплавов с использованием технологии лазерного соединения и последующий анализ их реакционной способности.