Российские ученые синтезировали металл-органический координационный полимер на основе фосфонат-замещенного порфирината никеля, обладающий рекордной прочностью и протонной проводимостью. Этот материал можно будет использовать для разделения сложных смесей, хранения различных газов, в качестве сенсора и катализатора, в химических источниках тока и системах адресной доставки лекарств, отмечается в сообщении пресс-службы Минобрнауки РФ.

Статья исследователей опубликована в Chemistry-A European Journal.

Ученые из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН совместно с коллегами из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН предложили новый способ получения металл-органического пористого материала на основе порфирината никеля. Материал обладает одной из самых высоких среди известных соединений этого класса протонной проводимостью.

Металл-органические координационные полимеры (МОКП) — класс соединений на основе неорганических строительных блоков, состоящих из одного или нескольких ионов металлов, которые соединены друг с другом при помощи органических мостиков. Эти объекты привлекают внимание исследователей благодаря практически неограниченным возможностям структурного дизайна новых соединений и широкому спектру функциональных свойств.

«Известно, что металл-органические координационные полимеры с высокоупорядоченной структурой обладают уникальными свойствами. Так, например, материал весом в один грамм может иметь площадь поверхности, равную площади футбольного поля! Благодаря этому МОКП проявляют рекордные сорбционные характеристики среди всех пористых материалов. Такие материалы могут удерживать в своих порах различные газы, использоваться в качестве эффективных катализаторов органических реакций, а также в качестве сенсоров или средств доставки лекарственных препаратов пролонгированного действия. Области их применения расширяются с каждым днем», — рассказывает одна из авторов статьи, главный научный сотрудник ИОНХ РАН, член-корреспондент РАН Юлия Горбунова.

МОКП на основе порфиринов — гораздо более термически и химически устойчивые материалы, чем другие соединения, использующиеся в промышленности. Направленно меняя положение отдельных фрагментов в молекуле порфирина и природу металла в макрокольце и узлах решетки, можно регулировать структуру каркаса и размер его пор, контролируя величину протонной проводимости получаемого материала и его устойчивость.

Ученые синтезировали соединение никеля, имеющего функциональные группы, способные как к взаимодействиям с ионами других металлов, так и к формированию межмолекулярных водородных связей. Эти структурные особенности органической молекулы и определенные условия реакции привели к образованию координационного полимера, содержащего в своих каналах органические катионы, которые также существенно влияют на устойчивость и проводимость материала. Выдающиеся характеристики нового металл-органического координационного полимера на основе фосфонат-замещенного порфирината никеля показывают перспективу применения данного класса соединений в качестве протонных проводников в альтернативной энергетике.

Автор: Александра Медведева