Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
Published byMarylou Phelps Modified over 9 years ago
1
ФОТОНИКА. ОТ МОЛЕКУЛ К СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫМ СИСТЕМАМ академик М. В. Алфимов НАНОТЕХНОЛОГИЯ “СНИЗУ ВВЕРХ” КОНФЕРЕНЦИЯ “ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА”
2
СТРАТЕГИИ СОЗДАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ АРХИТЕКТУР
3
ИЕРАРХИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА ковалентные связи Молекулы A (a-a) B (a-b) C (a-c) нековалентные связи (межмолекулярные) Атомы a b c Супрамолекулярные A…..A A…..B Супермолекулы системы A…..B…..C Супрамолекулярные ансамбли C…..A....................
4
Исследование молекул пригодных для построения супрамолекулярных наноразмерных систем Часть I
5
Фотосенсибилизированная димерами тиакарбоцинина реакция переноса электрона Рис.1
6
Изв. АН. Сер. хим. 1997, 46, 641 (обзор); Российские нанотехнологии 2006, 1, 29 (обзор). Краунсодержащие непредельные соединения КСК бисКСК КБК бисКС КГФЭ n = 1, 2
7
(транс-L). Mg 2+ анион-“накрытый” (цис-L). Mg 2+ Фотопереключаемые молекулярные устройства ДАН 1991, 317, 1134; Chem. Phys. Lett. 1991, 185, 455; J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4992. tc ~ 0.5 Mg 2+
8
Создание, архитектура и свойства супрамолекулярных наноразмерных систем Часть II
9
Кинетика J-агрегации цианиновых красителей Влияние ионов металлов Краситель в присутствии Pb(NO 3 ) 2 (2 mM) Рис.2
10
ФОТОУПРАВЛЯЕМАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАШИНА 1·H 2 O@HP- -CD lgK = 1.9 1H + OH - @HP- -CD Изв. АН. Сер. хим. 2004, 53, 2420; J. Photochem. Photobiol. 2011, 217, 87.
11
ФОТОУПРАВЛЯЕМЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АССЕМБЛЕР НА ОСНОВЕ КУКУРБИТ[8]УРИЛА Eur. J. Org. Chem., 2010, 2587; J. Phys. Chem. A., 2011, 115, 4505.
12
V. Chashchikhin, E. Rykova, and A. Bagaturyants, «Density functional theory modeling of the adsorption of small analyte and indicator dye 9-(diphenylamino)acridine molecules on the surface of amorphous silica nanoparticles», Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 1440–1447 Моделирование рецепторного центра 9-ДФАА/силикагель (структуры и энергии) Силикагель (Мол. дин.) Силикагель + ДФАА Силикагель + аналиты Комплексы РЦ с аналитами (структуры, энергии, оптический отклик) Формы линии спектров поглощения SiH 3 OH (Si1)/ ДФАА/ динитротолуол V. Chashchikhin, E. Rykova, A. Scherbinin, A. Bagaturyants, and M. Alfimov «DFT modeling of the interaction of small analyte molecules with an 9-(diphenylamino)acridine adsorbed on small amorphous silica clusters: bonding energies and optical bands», направлена в Phys. Chem. Chem. Phys. В.С. Чащихин, Е.А. Рыкова, А.А. Багатурьянц «Влияние молекул аналитов на электронные спектры поглощения и флуоресценции рецепторного центра на основе красителя 9-(дифениламино)акридина, адсорбированного на силикагельных кластерах», направлена в Российские нанотехнологии 12
13
Структура рецепторного центра 1. В.А. Тихомиров, А.В. Одиноков, А.А. Багатурьянц, М.В. Алфимов, Моделирование поверхности полистирола и адсорбции молекулы красителя на этой поверхности. Теоретическая и экспериментальная химия, 2010, т. 46, 333. 2. A.Ya. Freidzon, V.A. Tikhomirov, A.A. Bagatur´yants, M.V. Alfimov. Multiscale Approach to the Structure and Spectra of Nile Red Adsorbed on Polystyrene. “Towards Reality in Nanoscale Materials ’09”, Book of abstracts, P. 42. Моделирование рецепторного центра Нильский Красный/полистирол Спектральный отклик РЦ Энергии взаимодействия аналитов с РЦ и матрицей Структура полимерной матрицы
14
Показано, что динамика МК5 описывается быстрыми либрациями малой амплитуды Расчетная структура комплекса γ-CD-МК5-С 6 Н 6 с наинизшей энергией с наинизшей энергией УПРАВЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКОЙ И ПОЛЯРНОСТЬЮ В НАНООБЪЕМАХ Получены трехкомпонентные комплексы β- и γ-CD с двумя типами молекул-гостей: спин- мечеными индолами и углеводородами – (бензол, циклогексан). Включение второго гостя приводит к значительному возрастанию вращательной подвижности спиновых зондов и гидрофобности их окружения, что позволяет управлять параметрами, от которых зависят реакционная способность и оптические свойства функциональных молекул. МК5 К6
15
NH 2 Сенсорный материал получен путем адсорбции полимерных ЦД на микросферы (МС) силикагеля, модифицированные амино-пропильными группами. Связывание полимерного карбоксиметил-β- ЦД (ПКМЦД) позволяет получить монослойное заполнение поверхности МС. Показано, что при связывании нафталина (Н), бензола, толуола с сенсорными МС возникает флуоресценция, спектр которой существенно отличается от спектров растворов. Форма спектров и вклады мономерной и эксимерной флуоресценции, определенные путем спектрального вычитания, зависят структуры ЦД рецептора. Для Н и ПКМЦД (см. рис.) доля флуоресценции эксимера составляет ~ 40% 408нм – комплексы 2:2 с β-ЦД Детектирование углеводородов из газовой фазы по флуоресценции комплексов “гость/хозяин” с ЦД, адсорбированными на микросферах силикагеля.
16
Фотохромные наночастицы На основе фотохромных серосодержащих спиропиранов, спирооксазинов, хроменов, фульгимидов, диарилэтенов разработаны методы получения фотохромных наночастиц с использованием органических и неорганических наночастиц, в том числе благородных металлов (золота, серебра) и изучены их фотохромные свойства (совместно с ИОХ РАН) Полученные результаты открывают перспективы разработки фотохромных переключателей проводимости нанослоев
17
Получение градиентных материалов Три типа стириловых красителей Методом самосборки в микрокапле раствора полистирольных частиц диаметром 250 нм получены кольцевые наноструктуры с радиальным градиентом параметра порядка (среднего расстояния между частицами). При этом формируются фотонные кристаллы с пространственным градиентом спектрального сдвига в спектре прохождения. Изменяя количество сорбированного на поверхности частиц стирилового красителя, можно управлять параметром порядка и градиентом оптических свойств. Структура кольцевой области Модифицирование красителем частиц Кольцевая структура Изотерма сорбции: эксперимент и теория
18
Компьютерное моделирование формирования слоя наночастиц в микрокапле коллоидного раствора Диссипативная динамика частиц в микрокапле а) и б) моделируемое и экспериментальное изображение структуры для полистирольных частиц (диаметр 540 нм, концентрация 0.5 %) ); в) и г) – соответствующие радиальные функции распределения частиц (расчет и эксперимент). Размер изображения 150х150 мкм Моделирование формирования доменной структуры монослоя в микрокапле (2500 частиц 100 нм. – слева, 9000 - справа) Уравнение Ланжевена Моделирование формирования кольцевой структуры
19
Светочувствительные регистрирующие среды для трехмерной оптической памяти На основе открытого явления двухфотонного фотохромизма (Барачевский и др., ОС, 1972) разработаны научные основы для создания многослойных оптических дисков со сверх высокой информационной емкостью (более 1 Тбайт) реверсивного и архивного типа с двухфотонной записью, недеструктивным фоторефрактивным или флуорес- центным считыванием оптической информации (совместно с ИОХ и ИОФ РАН) Фотохромные диарилэтены для реверсивных ОД Фотохимически необратимые хромоны для архивных ОД Фоторефракци я Фотофлуоресценция
20
Иерархические оптические хемосенсорные материалы Портативные устройства и интеграция с мобильными телефонами - Медицинская диагностика - Детектирования неприятного запах изо рта - Детектирования алкоголя по выдоху Умные пленки и одежда: -Детектирование качества воздуха и загрязнений - Охрана труда Умная упаковка и медицинские материалы: - Мониторинг свежести продуктов - Мониторинг ран и ожогов Наночастицы, модифицированные флуоресцентными рецепторными центрами Сенсорные элементы, получаемые методом печати Матрица сенсорных элементов (сенсорные подложки)c Сенсорная система, состоящая из матрицы сенсорных элементов, источников и приемников света Схема построения материалов Возможные применения
21
Исследование и применение хемосенсорных материалов а – чип в сборке; б – составные части чипа: 1 – крышка; 2 – газовые каналы; 3 – матрица сенсорных элементов; в – структура сенсорного элемента: 4 – оптическая фотография элемента; 5 – флуоресцентная фотография Конструкция хемосенсорного чипа в) а) б) 1 2 3 4 5 Прототип хемосенсорного устройства Отклик хемосенсорных материалов на различные вещества 34.5ppm 17.2ppm 11.5ppm 8.6ppm 1.7ppm Ацетон Аммиак
22
Спасибо за внимание ! http://www.photonics.ru
23
КОНСТРУКТОР СУПРАМОЛ. СТРУКТУР КОНСТРУКТОР НЧ БАЗА ДАННЫХ КОНСТРУКТОР МОЛЕКУЛ КОНСТРУКТОР АНСАМБЛЕЙ НЧ МОДУЛЬ РАСЧЕТА Ф.-Х. СВОЙСТВ НЧ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОГО ОТКЛИКА РАСЧЕТ ДИФФУЗИИ И АДСОРБЦИИ
24
Фотохромные солнцезащитные материалы больших размеров На основе результатов фундаментальных исследований впервые разработаны на основе спиросоединений оригинальные фотохромные многослойные пленки, обеспечивающие не только защиту от солнечного излучения за счет фотохромного эффекта, но и теплосбережение, достигаемого применением дополнительного нано- размерного оптически прозрачного ИК отражающего металлического слоя (совместно с ИПХФ РАН) Разработан принципиально новый композитный полимерно-неорганический материал с неограниченным ресурсом работы на солнечном свету (совместно с ИХФ РАН)
Similar presentations
© 2025 SlidePlayer.com Inc.
All rights reserved.