Исследовательская группа под руководством профессора Мотида Томоюки (Kobe University Graduate School of Science) и аспирант Фунасако Юсуке (Tokyo University of Science, Yamaguchi) разработала металлсодержащее соединение, которое превращается в твердое вещество при воздействии света и возвращается в жидкую форму при нагревании. Это вещество в будущем может быть использовано для фотолитографии и для других применений. Полученные результаты были опубликованы в журнале Chemical Communications 7 мая 2016 года.

Координационные полимеры представляют собой твердые вещества, которые могут много где использоваться. В последние годы число исследований координационных полимеров возросло, и ученые разработали множество способов их синтеза, но большинство из этих методов основаны на химических реакциях в растворах. Это первый метод получения координационных полимеров, при котором жидкость подвергают воздействию света.

Методы, которые могут контролировать свойства материалов через внешние воздействия, такие как свет и тепло, являются чрезвычайно важными при создании материалов для электроники. Например, материалы которые затвердевают при воздействии света (фоточувствительные смолы) используются при создании печатных схем, но такие материалы трудно повторно использовать.

Исследовательская группа профессора Мотида приняла решение, что, если бы они могли контролировать процесс соединения между ионами металлов и органических молекул с использованием тепла и света, то получился бы материал, который коренным образом изменяет свои свойства при воздействии внешних воздействий. Группа стала первой в мире, разработавшей ионную жидкость из рутениевого комплекса с цианогруппами. Эта жидкость бесцветная, прозрачная, нелетучая и не замерзает даже при –50 °С. Если воздействовать ультрафиолетовым светом на эту жидкость в течение нескольких часов, то она превращается в аморфный координационный полимер. При нагреве температурой 130 ℃это твердое вещество в течение одной минуты возвращается к своей первоначальной форме ионной жидкости.

Химическая структура (выше) и внешний вид (ниже) ионной жидкости и координационного полимера.

Ионная жидкость прозрачна и бесцветна, но при воздействии ультрафиолетового света связи между рутением и бензольными кольцами разобщаются и заменяются структурой, в которой цианогруппы связаны с ионами рутения, превращая её в твердое вещество желтого цвета. Это твердое вещество возвращается к исходному жидкому состоянию при воздействии тепла.

Таким образом, путем применения света и тепла, группа реализовала обратимое превращение ионная жидкость – твердый координационный полимер – два вещества с совершенно различными структурами и химическими свойствами.

Это исследование привело к успешному созданию многоразовой фотополимеризующейся жидкости, которая может применяться для печатных плат, 3D-печати и клеев.