Chameleon compounds from the cocrystal continuum — ABC Chemicals


Британские ученые приняли новый подход к созданию чувствительных к температуре молекулярных материалов, изменяющих цвет. Их стратегия основана на явлении, когда пары молекул с одинаковым рКa одновременно кристаллизуются в разноцветные заряженные соли и нейтральные сокристаллы. Эти метастабильные состояния кристаллов могут меняться в ответ на изменения температуры, изменяя их цвета в ответ.

При нагревании или охлаждении термохромные материалы претерпевают изменения на молекулярном уровне для переключения между разноцветными структурами. Они могут использоваться для определения изменений температуры путем перехода между двумя или более структурными конформациями. Открытие новых термохромных материалов зависит от нахождения правильной молекулы или комбинации молекул, которые действуют так, когда они кристаллизуются вместе.

Chameleon compounds from the cocrystal continuum - ABC Chemicals

«Мы знаем, как ведет себя молекула, но если она не дает нам того свойства, которое мы хотим, мы объединяем ее с другой молекулой, чтобы получить только правильную электронную структуру для получения цветовых переходов при правильной температуре», — объясняет Чик Уилсон из Университета Бат, который руководил работой вместе со своими коллегами из Бата Линн Томас и Полом Рэйтби. Этот процесс обычно основан на выборе пар молекул с подходящими межмолекулярными взаимодействиями, которые можно использовать для предсказания того, как они будут упаковываться вместе в кристаллической решетке, но часто зависит от химической интуиции и случайности в поиске правильных условий кристаллизации.

Команда начала свое исследование с рассмотрения молекул галоанилина, которые, как известно, часто образуют цветные кристаллы с делокализованными электронными структурами. Они обнаружили, что некоторые пары галогенилинов и бензойных кислот с разницей в рКa между 0 и 1 кристаллизуются вместе в одинаковых условиях в две разные кристаллические формы. Одна форма представляла собой нейтральный сокристалл двух молекул, другая представляла собой ионную соль, в которой протоны были переданы от молекул кислоты анилинам. Окрашенные нейтральные сокристаллы обратимо превращаются в их более стабильную, бесцветную, ионную солевую форму при нагревании, подвергаясь переносу протона в твердотельном переходе.

Chameleon compounds from the cocrystal continuum - ABC Chemicals

«Это тщательно разработанное исследование использует преимущества серой области в континууме соль-сокристалл», — комментирует эксперт по кристаллической инженерии Делия Хейнс из Университета Стелленбош, Южная Африка. «Это новый и разумный способ получения доступа к переключаемым материалам из органических компонентов, который, несомненно, приведет к значительному количеству будущих исследований с использованием этого принципа проектирования».

Ольга Васильева, эксперт по кристаллической структуре Киевского национального университета имени Тараса Шевченко в Украине, говорит, что кристаллоинженерия, уделяющая особое внимание образованию сокристаллов, может скрыть возможные альтернативы. «В этом отношении это поразительное открытие особенно ценно. Это открывает новые перспективы в разработке органической термохромики, а также побуждает инженеров-кристаллов искать другие потенциально интересные грани кристаллов ».

Исследователи разрабатывают свои выводы, чтобы сделать материалы способными не только воспринимать изменения температуры, но и сохранять эти изменения, даже когда температура снова меняется. Такие материалы могут быть использованы в датчиках запасов пищевых продуктов для обеспечения хранения скоропортящихся продуктов в температурном диапазоне, определяемом их свойствами.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *