Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЗАВЕРШЁННЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
за 2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ:


Направление — химия неорганических соединений, в том числе координационных, кластерных и супрамолекулярных

Гомо- и гетерометаллические полифосфидные комплексы самария

Изучены реакции соединений Sm(II) с белым фосфором и полифосфидными комплексами d-элементов. Впервые получены молекулярные полифосфидные комплексы редкоземельного элемента, а также гетерометаллические полифосфидные комплексы, содержащие одновременно d- и f-элемент. Установлено, что:

  • соединения Sm(II) восстанавливают P4 до P84− и P43− с образованием полиядерных комплексов [Cp*8Sm4P8] (1) и [Cp*6Sm3P4] (2);
  • взаимодействие комплексов Sm(II) с полифосфидным комплексом [Cp*Fe(cyclo-P5)] приводит к гетерометаллическим соединениям с искаженным (3) или димеризованным (4) лигандом cyclo-P5.

Данный подход позволил получить низковалентные комплексы, содержащие атомы Sm, Fe и P в одной молекуле, и может быть распространен на другие лантаноиды и переходные металлы, а также на более тяжелые аналоги фосфора. Такие полиэлементные комплексы могут служить в качестве предшественников материалов, содержащих одновременно элементы 15 группы, редкоземельные элементы и переходные металлы.

[Cp*8Sm4P8] (1) [Cp*6Sm3P4] (2)
3 4

Направление — физико-химические основы разделения и очистки веществ

Синтез микропористых металл-органических координационных полимеров для хранения и разделения газов

  • Синтезированы новые микропористые металл-органические полимеры с перманентной пористостью, определена их кристаллическая структура.
  • Показано, что микропористые формиаты Mg и Mn хорошо сорбируют ацетилен при комнатной температуре (до 50–60 см3/г при 1,0 атм).
  • Микропористые формиаты Mg и Mn демонстрируют высокую селективность сорбции ацетилена по отношнию к CO2, CH4, O2, N2 и H2.
  • Изучена сорбция метана микропористым [Zn2(bdc)2(dabco)]. Данный материал показывает очень высокие показатели сорбционной ёмкости: 13,6 масс. % при 40 атм., что соответствует 206 см3/г.
  • Рентгеноструктурное исследование с использованием синхротронного излучения позволило локализовать центры связывания молекул C2H2 и CH4 со стенками пористого каркаса.

Направление — физикохимия и технология функциональных материалов

Гибридные наноматериалы на основе массивов углеродных нанотрубок и CdS

Разработана методика осаждения наночастиц CdS на поверхности углеродных нанотрубок, ориентированных перпендикулярно поверхности кремниевой подложки. Изучена зависимость структуры осажденных наночастиц от условий их образования. Обнаружена электролюминесценция частиц CdS, возникающая в процессе автоэлектронной эмиссии. Полученный материал может быть использован для создания новых типов светоизлучающих элементов, а также в медицинских и биохимических исследованиях в качестве сенсоров и люминесцентных меток.

Фотография образца массива углеродных нанотрубок в натуральную величину (вверху, слева) и растровая электронная микрофотография, демонстрирующая ориентацию нанотрубок перпендикулярно поверхности подложки (вверху, справа). Схема исследования электролюминесцентных свойств углеродных нанотрубок с осажденными частицами CdS (внизу, слева) и фотография люминесцирующего образца (внизу, справа).

Направление — химическая термодинамика неорганических систем

Структура ионного клатратного гидрата (С4H9)44H9CO2⋅39.8H2O

Ионные клатратные гидраты пералкиламмониевых солей являются близкими родственниками газовых гидратов. Интерес к этим соединениям связан с возможностью использования их для хранения, разделения и транспортировки газов, для создания аккумуляторов холода, в качестве модельных систем для изучения гидратации биомолекул. Методом РСА впервые установлены структуры ряда подобных соединений (наиболее яркий пример — гидрат валерата тетрабутиламмония (С4H9)44H9CO2⋅39.8H2O), позволившие выделить новые особенности их строения благодаря детальному учету разупорядочения в гостевой и хозяйской подсистемах. Полученные данные расширяют современные представления о возможностях адаптации гидратных структур к частицам гидратообразователя и открывают новые направления кристаллохимического дизайна аналогичных супрамолекулярных ансамблей.

5-ти секционная полость в водном каркасе Полость с включённой молекулой воды
Послойное расположение полиэдрических полостей водного каркаса

Направление — кристаллохимия, электронное строение неорганических веществ

Исследования структур металлорганических макромолекул

Изучены структуры гигантских металлорганических супрамолекул C60⊂[Cu26Cl26(H2O)2{Cp*Fe(η5-P5)}13(NCMe)9 и C2B10H12⊂[Cu20Cl20{Cp*Fe(η5-P5)}12], образующихся в результате темплатного синтеза. Соединение C60⊂[Cu26Cl26(H2O)2{Cp*Fe(η5-P5)}13(NCMe)9] представляет собой уникальный супрамолекулярный комплекс «гость-хозяин», в котором в роли гостя выступает молекула фуллерена. Соединение C2B10H12⊂[Cu20Cl20{Cp*Fe(η5-P5)}12] кристаллизуется в неожиданной высокосимметричной пространственной группе Fm3c. Гигантская квази-сферическая молекула состава [Cu20Cl20{Cp*Fe(η5-P5)}12] с идеализированной икосаэдрической точечной симметрией включает в себя молекулу ортокарборана, C2B10H12. При этом атомы меди и фосфора молекулы-хозяина образуют в пространстве 80-вершинный полиэдр состава Cu20(P5)12, топологичести идентичный икосаэдрическому изомеру фуллерена C80. Интересно отметить, что по данным квантовохимических расчетов икосаэдрический изомер C80, будучи наиболее симметричным, является наименее стабильным из теоретически возможных. В случае же металлоорганического соединения высокая идеализированная симметрия есть прямое следствие топологических требований, порождаемых координацией атомов меди к атомам фосфора пятичленных циклов P5. При этом молекула гостя идеально вписывается в полость молекулы-хозяина. Таким образом, имеющиеся данные позволяют утверждать, что в данных системах имеет место темплатная самосборка больших супрамолекулярных ансамблей.

C60⊂[Cu26Cl26(H2O)2{Cp*Fe(η5-P5)}13(NCMe)9
Молекула фуллерена показана оранжевым цветом