Ученые создали умные светочувствительные "молекулярные губки"

МОСКВА, 14 авг — РИА Новости. Умный материал, способный менять свою структуру под воздействием света, создали ученые ЮФУ в составе международного исследовательского коллектива. По мнению авторов, разработка найдет применение во многих отраслях: от электроники до интеллектуальных систем хранения водородного топлива. Результаты представлены в Microporous and Mesoporous Materials.

Сегодня появляется все больше материалов, которые меняют свои свойства в зависимости от внешних факторов. Один из подходов к получению таких умных образцов заключается в добавлении "чувствительных" молекул в пористые носители, например, в металлорганические каркасы (MOF) — жесткие "молекулярные губки" с большой площадью поверхности, объяснили в Южном федеральном университете (ЮФУ).

Каркасы представляют собой решеточную структуру, где металлы и органика образуют "сетку". По словам авторов, они обладают исключительной стабильностью, структурным разнообразием и высокой пористостью, что позволяет придать материалу широкий спектр свойств.

Специалисты ЮФУ совместно с коллегами из Болгарии разработали светочувствительные материалы. Они представляют собой пористые наночастицы MOF на основе циркония, поверхность которых модифицирована фотохромными молекулами спиропиранов (органических соединений), способных обратимо изменять свою структуру под воздействием света.

«

"Спиропираны — один из наиболее интересных классов органических фотохромных соединений. За счет своей мультичувствительности (способности реагировать на целый ряд внешних воздействий), а также резкого различия в свойствах у изомерных форм, они находят применение в производстве различных "умных" систем и материалов для таких областей, как хемосенсорика, электроника, биовизуализация, фотофармакология. Внедрение подобных молекул в структуру металл-органических каркасов позволит управлять их свойствами при помощи внешнего воздействия (свет, температура, кислотность среды, наличие ионов металлов и др.)", — пояснил старший научный сотрудник НИИ ФОХ ЮФУ Илья Ожогин.

В вузе отметили, что сформировать прочную химическую связь ученым удалось с помощью клик-химии — принципа получения сложных молекул путем соединения простых исходных блоков по принципу конструктора. Он позволил создать стабильный композитный материал, в котором фотоактивный компонент "пристегнут" к каркасу.

«

"Разработанные материалы могут использоваться в электронике, позволяя устройствам адаптироваться к различным условиям освещения, или в интеллектуальных системах хранения водорода, повышая энергоэффективность. Устройства на основе нашего материала будут не просто инструментами, а интеллектуальными компаньонами", — рассказала одна из авторов исследования, инженер-исследователь международной исследовательской лаборатории функциональных наноматериалов ЮФУ Ольга Бурачевская.

Инженер-исследователь международной исследовательской лаборатории функциональных наноматериалов ЮФУ Ольга Бурачевская

© Центр общественных коммуникаций ЮФУ

1 из 2

Заведующая лабораторией функциональных наноматериалов ЮФУ Вера Бутова

© Фото : Центр общественных коммуникаций ЮФУ

2 из 2

Инженер-исследователь международной исследовательской лаборатории функциональных наноматериалов ЮФУ Ольга Бурачевская

© Центр общественных коммуникаций ЮФУ

1 из 2

Заведующая лабораторией функциональных наноматериалов ЮФУ Вера Бутова

© Фото : Центр общественных коммуникаций ЮФУ

2 из 2

Она добавила, что с помощью света можно будет регулировать объем пор "молекулярной губки" и, как следствие, размер сделанных из умного материала емкостей для водорода во время его загрузки или высвобождения. Разработка также позволит обеспечить безопасное хранение водорода в транспортных средствах или стационарных резервуарах, где контроль над газом особенно важен.

Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы поддержки вузов "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты".