Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Неорганическая нано- и супрамолекулярная химия

Читайте также:
  1. E) алхимия
  2. I Неорганическая химия 1 курс
  3. Александрийская алхимия
  4. Алхимия и алхимики.
  5. АЛХИМИЯ И МЕДИЦИНА
  6. АНАЛИТИКАЛЫҚ ХИМИЯҒА КІРІСПЕ.
  7. Арабская химия
  8. Бейорганикалык химия” пәнінен
  9. БИОХИМИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ
  10. БИОХИМИЯ КРОВИ.

Интерес к наноматериалам связан, в частности, с их необычными физическими свойствами. Принято, что наноматериалы, в отличие от обычных материалов, состоят из частиц меньше 100 нм – именно в этой области происходит резкое изменение свойств. Например, уменьшение размеров полупроводниковых частиц ниже некоторого критического значения может привести к изменению ширины запрещённой зоны, генерации второй гармоники, эффектам размерного квантования энергетических уровней. При этом, наверное, самая большая проблема – предрасположенность свободных наночастиц к агрегации: это сильно затрудняет их практическое применение. Один из путей решения этой проблемы – нанести наночастицы на инертную матрицу, которая защитит их от воздействия окружающей среды и предотвратит агрегацию. Методами получения таких нанокомпозитов тоже занимается неорганическая химия.

Как матрицу для нанокомпозитных материалов можно использовать кремнезёмы. Их большое преимущество – высокоупорядоченные поры с диаметром от 20 до 100 Å. Пористых материалов много, но кремнезёмы в своём роде уникальны, поскольку у них довольно однородное распределение пор по размерам, а также очень высокая удельная поверхность (1000 м2/г). Пористый SiO2, можно использовать как матрицу для синтеза наночастиц металла, полупроводниковых соединений, а также полианилиновых и углеродных волокон.

Супрамолекулярная химия - междисциплинарная область науки, включающая химические, физические, биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, химических систем, связанных в единое целое посредством межмолекулярных взаимодействий.

Корнями супрамолекулярная химия уходит:

- в органическую химию - науку о синтезе молекул;

- в координационную химию, изучающую комплексы ион металла-лиганд;

- в физическую химию, экспериментально и теоретически изучающую различные взаимодействия;

- в биохимию, рассматривающую биологические процессы, каждый из которых начинается с распознавания и связывания субстрата;

- в материаловедение и науку о механических свойствах твёрдых тел.

Термин «супрамолекулярная химия» и основные понятия этой дисциплины были введены французским ученым Жан-Мари Леном (химик-органик, француз) в 1978 г. Супрамолекулярная химия определялась им следующим образом: «супрамолекулярная химия - это «химия за пределами молекулы», изучающая структуру и функции ассоциации двух или более химических частиц, удерживаемых вместе межмолекулярными силами». Впоследствии это первое определение много раз переформулировалось по различным поводам.

Объекты супрамолекулярной химии - супрамолекулярные ансамбли, строящиеся самопроизвольно из комплементарных, т.е. имеющих геометрическое и химическое соответствие фрагментов, подобно самопроизвольной сборке сложнейших пространственных структур в живой клетке. Во многих случаях компоненты, образующие супрамолекулярные системы, можно называть молекулярными рецептором и субстратом, причем последний является меньшим по размеру компонентом, связывания которого и необходимо добиться.

Супрамолекулярные ансамбли обладают вполне определёнными структурными, конформационными, термодинамическими, кинетическими и динамическими свойствами. В них могут быть выделены различные типы взаимодействий, различающиеся своей силой, направленность, зависимостью от расстояний и углов:

- координационные взаимодействия с ионами металлов,

- электростатические силы,

- водородные связи,

- ванн-дер-ваальсовы взаимодействия,

- донорно-акцепторные взаимодействия и т.д.

Межмолекулярные взаимодействия слабее, чем ковалентные связи, так что супрамолекулярные ассоциаты менее стабильны термодинамически, более лабильны кинетически и более гибки динамически, чем молекулы.

На современном этапе развития неорганической супрамолекулярной химии наибольшее внимание специалистов привлекает создание структурных ансамблей, обладающих особыми свойствами, например, идеально упорядоченные ансамбли, строение которых определяется структурой каркаса «хозяина» (рецептора), а функциональные свойства - природой «гостя» (субстрата).

Новое направление неорганической супрамолекулярной химии связано с разработкой процессов контролируемой самосборки упорядоченных супрамолекулярных ансамблей в условиях высокотемпературных реакций, когда реакционная система сложна, гетерофазна не поддаётся анализу. Основой таких процессов служит взаимная подстройка гостя и хозяина - гость является шаблоном для формирования определённой технологии и геометрии каркаса хозяина, и при этом сам изменяет свои параметры, подчиняясь требованиям хозяина. При соблюдении комплиментарности гостя и хозяина происходит формирование идеально упорядоченных супрамолекулярных ансамблей, в структуре которых гости различного состава «распознают» хозяина и занимают предназначенные им специфичные места.

Сегодня супрамолекулярные системы находят широкое применение в сорбции и селективном катализе, рассматриваются в качестве наиболее перспективных кандидатов для захоронения радиоактивных отходов и разработки лекарственных препаратов нового поколения.

Одна из более «прагматичных» и приземлённых областей применения супрамолекулярных соединений - термоэлектрические материалы, которые уже сейчас можно подержать в руках.

 




Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 59 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав