Химики СПбГУ получили «обратные сэндвичи»
Химики Санкт-Петербургского государственного университета в сотрудничестве с учёными из Института физической химии и электрохимии РАН разработали и описали соединения металлов, которые по своей структуре напоминают «обратные бутерброды». Открытие поможет при создании новых материалов и управлении их свойствами.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, опубликованы в журнале Angewandte Chemie и вынесены на обложку в качестве значимой работа выпуска.
Вид обложки журнала Angewandte Chemie
Слева направо: Александр Новиков, Даниил Иванов, Мария Крюкова, Антон Рожков
Во второй половине ХХ века английские химики Джон Уилкинсон и Эмиль Фишер получили Нобелевскую премию по химии за изучение так называемых сэндвичевых соединений, в числе которых, например, ферроцен. Его молекулы состоят из двух компонентов: плоские отрицательно заряженные органические фрагменты, состоящие из углерода и водорода, и ион железа с положительным зарядом, который зажат между органическими фрагментами подобно начинке в сэндвиче.
Хотя все металлы в большинстве своих соединений обладают положительным зарядом, платина и палладий в некоторых своих соединениях ведут себя как отрицательно заряженные центры. Ранее авторы статьи в ряде работ показали, что этот отрицательный заряд в металлах может притягиваться к положительному заряду на галогенах — элементах седьмой группы Периодической таблицы. Исследователи решили использовать подобный подход в своей работе, но с некоторыми модификациями: они заменили фрагмент с положительным зарядом на галогене на плоскую систему, где этот положительный заряд распределен уже на атомах углерода.
Нам удалось собрать системы, где уже отрицательный заряд на металле притягивается к положительному заряду на органических плоских фрагментах. Из-за обратного расположения зарядов и было решено назвать эти системы обратными сэндвичами
, — рассказал один из авторов статьи, ассистент кафедры физической органической химии Института химии Даниил Иванов.
Чтобы получить такую структуру, исследователи добавили к соединениям платины и палладия органические вещества, чьи молекулы были плоскими. После медленного упаривания получившихся растворов происходила самосборка обратных сэндвичей в образующейся твёрдой фазе.
Поскольку твёрдая фаза из раствора выстраивалась в кристаллы, для определения их структуры авторы использовали рентгеноструктурный анализ, позволяющий «сфотографировать» относительное расположение атомов и молекул в твёрдой фазе. Полученные структурные данные были дополнены теоретическими расчётами.
Исследователи также добавляют, что сейчас изучают свойства соединений металлов в «свободном» виде и в составе обратных сэндвичей. Если в будущем учёные обнаружат у них полезные свойства, то смогут использовать их для создания новых материалов и для управления этими свойствами.