Новые жидкие кристаллы, полученные путем компоновки антиароматических элементов, могут привести к прогрессу в области органических полупроводников.

Важные новости

Произведены новые жидкие кристаллы сочетание антиароматических звеньев может привести к прогрессу в области органических полупроводников

Сборки норкорролов NiII с контролируемыми размерами, основанные на взаимодействиях между антиароматическими системами. Фото: Химическая наука (2024 г.). DOI: 10.1039/D4SC01633E

В органической химии π-стекинг-системы представляют собой супрамолекулярные структуры, возникающие за счет дисперсионной силы — разновидности межмолекулярного нековалентного взаимодействия. Они являются обычным явлением в природе. Стабилизированная структура ДНК является ярким примером системы π-укладки, как и расположение аминокислот в некоторых белках.

Интересно, что π-стекинг можно использовать при разработке материалов с полезными электронными и оптическими свойствами. К ним относятся органические полупроводники различных видов, а также сопряженные полимеры для сенсорных и биомедицинских применений.

До сих пор значительная часть технологически значимых систем π-стекинга ограничивалась ароматическими соединениями, которым присущи π-электронные облака. С другой стороны, антиароматические соединения, хотя и являются многообещающими кандидатами для разработки электрических проводников, редко упоминаются в качестве строительных единиц π-стековых систем.

Удивительно, что в недавнем исследовании исследовательская группа под руководством Профессор Хиромицу Маэда из Университета Рицумейкан, Япония, сообщил о новой антиароматической системе π-стекинга, которая позволила сформировать жидкий кристалл с высокой проводимостью.

Их результаты были опубликованы 16 апреля 2024 года в журнале < i>Химическая наука. Соавторами статьи являются профессор Го Ватанабэ из Университета Китасато, профессор Шу Секи из Киотского университета и профессор Хироси Синокубо из Университета Нагои.

Сообщаемые соединения представляют собой NiII-координированные норкорролы с модифицированные арильные фрагменты в качестве боковых цепей. Ранее достижение π-стекинга в подобных норкорролах не удавалось, поскольку взаимодействия водородных связей между боковыми цепями противодействовали штабелированию плоских антиароматических звеньев лицом к лицу. Однако на этот раз исследовательской группе пришла в голову гениальная идея.

«Мы предположили, что введение боковых взаимодействующих фрагментов с меньшей направленностью улучшит штабелирование между единицами норкоррола», — объясняет профессор Маеда. «Таким образом, мы предприняли попытку простого введения алифатических цепей, которые вызывают ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти взаимодействия могут быть эффективными для модуляции пакетной структуры материала».

Как показали различные эксперименты и моделирование молекулярной динамики, предложенная стратегия сработала так, как предполагалось. Блоки норкоррола образовывали столбчатые конструкции посредством укладки устройств, известных как «трехэтажные». В таком расположении планаризованная молекула зажата между двумя молекулами слегка чашеобразной формы.

Используя предложенную молекулярную конструкцию, исследователи затем синтезировали жидкие кристаллы. Благодаря трехэтажной укладке жидкий кристалл продемонстрировал замечательную электропроводность, а также термотропность; то есть параметр порядка, зависящий от температуры.

«Контроль молекулярных взаимодействий на основе молекулярного дизайна и синтеза, как показано в нашем исследовании, будет иметь решающее значение для будущих приложений», — говорит профессор Маэда. «Такие свойства, как высокая электропроводность жидких кристаллов, можно использовать для изготовления электронных устройств. Кроме того, поведение мягких материалов, реагирующее на раздражители, можно использовать для модуляции соответствующих свойств, таких как фотолюминесценция, в зависимости от давления и температуры».

В совокупности результаты этого исследования проливают свет на многообещающую стратегию разработки новых соединений на основе молекулярных ансамблей антиароматических звеньев. Если повезет, это откроет новые возможности для дизайна материалов, что в конечном итоге приведет к улучшению органической электроники, оптоэлектроники и сенсорных устройств.

Дополнительная информация: Со Исикава и др., Норкорролы как антиароматические π-электронные системы, образующие сборки с контролируемыми размерами, Химическая наука (2024). DOI: 10.1039/D4SC01633E

Информация журнала: Химическая наука

Предоставлено Университетом Рицумейкан

Новости сегодня

Последние новости