🔬 Перенос заряда — это процесс движения электронов внутри молекулы или между молекулами. Это ключевой химический процесс с широким спектром технологических применений! 🌐
Внутримолекулярный перенос заряда (ICT) происходит, когда электроны перемещаются между донорными и акцепторными группами внутри одной молекулы через перекрывающиеся электронные орбитали. Это вызывает смещение длины световой волны в красную область спектра (красное смещение) 🎨. Такие изменения цвета используются в производстве красителей и органических светодиодов (OLED).
Межмолекулярный перенос (CT) — обмен электронами между разными молекулами. Для этого используют π-сопряжённые органические молекулы, где электроны движутся от доноров к акцепторам. CT важен для фотоэлементов, полупроводников и других технологий! 💡
Объединение CT и ICT в гибридной системе могло бы создать новые материалы. Но это сложно: требуется точный контроль над дизайном молекул и межмолекулярными взаимодействиями, а также стабильность материалов при быстром переносе. 🧪
Пиразинацены — ароматические молекулы с кольцевой структурой — могут стать «мостом» между донором и акцептором, облегчая CT. Благодаря дефициту электронов они также способствуют ICT. Возможно, это позволит создать гибридную систему CT-ICT, но её эффективность ещё не проверена. 🔄
Учёные из Университета Шибаура (Япония) разработали новую систему CT-ICT на основе пиразинацена — 6,7-бис{4-(дифениламино)-фенил}-пиразино[2,3-b]пиразин-2,3-дикарбонитрила (соединение 1). Исследование опубликовано в журнале Chemistry—A European Journal (25 марта 2025). 🏆
При совместной кристаллизации с нафталином (в соотношении 1:1) кристаллы соединения 1 меняли цвет с сине-зелёного на красно-фиолетовый! 🔵→🟣 С другими производными нафталина (например, октафторнафталином) такой эффект не наблюдался из-за электростатического отталкивания.
Анализ показал, что цветовой сдвиг вызван межмолекулярным CT, который нарушает ICT, приводя к синему смещению. «Наша молекула конкурирует за внутри- и межмолекулярный перенос, — объясняет Кадзуши Накада, автор работы. — Это позволяет использовать её как сенсор для обнаружения следов нафталина в воде через изменение цвета!» 🌊
Кристаллическая структура стабилизирована слабыми ван-дер-ваальсовыми связями, а не водородными. Это делает процесс обратимым: при нагреве до 180°C нафталин отделяется, и цвет возвращается к исходному. 🔥→🔵
«Наша работа открывает путь к созданию адаптивных кристаллов с обратимым изменением цвета. Это прорыв для сенсоров и селективного распознавания молекул», — заключает профессор Акико Хори. 🚀
Материал предоставлен Университетом Шибаура.