Китайские исследователи смогли разрушить стереотип и совместить не совместимые ранее вещества – пластик и металл. То что долго не удавалось сделать другим ученым, получилось у китайцев. В полимере на металлической основе получилось соединить проводящие свойства, термическую стабильность металла и необычные оптоэлектронные свойства полимера.
Отличия в электронной структуре металлов и полимеров не дает последним иметь такие свойства, как высокая теплопроводность и электропроводность металлов.
Полимеры с металлической основой могут сочетать в себе преимущества обоих типов материалов и открывают путь к материалам с новой функциональностью. Проблема заключалась в слабых связях между атомами металлов, которые не могли стабилизировать основную цепь полимера в той же степени, что и атомы неметаллов в обычных полимерах. Группа под руководством Гуовей Вана и Хуйшэна Пэна успешно синтезировала стабильный полимер с основной цепью, состоящей из атомов никеля.
Команда из Университета Фудань и Восточно-Китайского университета науки и технологии (Шанхай, Китай) использовала молекулу в форме чаши (каликсарен) с четырьмя участками связывания в качестве «каркаса» для металлического полимера. Они присоединили четыре поли(аминопиридиновые) цепи к каликсаренам, которые связывают четыре цепи и расположили их параллельно. Синтез цепочек можно проводить поэтапно из отдельных строительных блоков или можно соединить несколько более крупных блоков.
Используя итеративную синтетическую процедуру, в которой защитные группы и концевые заглушки связываются, а затем удаляются, команда смогла создать цепочки одинаковой длины. Затем провели металлирование. Атомы азота цепочечных молекул смогли связать никель. Их расстояние друг от друга точно соответствует расстоянию связей металл-металл, в результате чего атомы никеля соединились в одну линию.
Четыре поли(аминопиридиновые) цепи закручиваются вокруг цепи никеля в виде спирали, как показывает рентгеноструктурный анализ, и стабилизируют ее. Таким образом, команда смогла синтезировать полимеры с никелевой основой и точно контролируемой длиной. Команда создала несколько варианты звена с числом атомов никеля от трех до 21. Интересно, что с увеличением длины цепи расстояние между атомами никеля уменьшается, что приводит к укреплению связей Ni–Ni.
Новые материалы могут проводить электричество, термически стабильны и могут обрабатываться в растворах. Они демонстрируют сильное зависящее от длины волны поглощение света с узкой запрещенной зоной, что перспективно для оптоэлектронных устройств и полупроводников.
weldworld.ru
