Команда исследователей из НГУ и Института катализа им. Г. К. Борескова совместно с сотрудниками Института Рудера Бошковича (Загреб, Хорватия) изучили влияние экстремальных условий (высоких давлений и низких температур) на кристаллическую структуру органического полупроводника на основе семихиноновых радикалов. Это исследование поможет лучше понять причины возникновения полупроводниковых свойств в кристаллах органических соединений. Результаты работы были опубликованы в высокорейтинговом журнале Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials (импакт фактор 6.73).
— Плоские органические радикалы, способные к стэкинг-взаимодействию, привлекают внимание ученых как строительные блоки для получения функциональных материалов. Соединения на их основе проявляют полупроводниковые или магнитные свойства. При этом причины возникновения таких свойств остаются малоизученными. Такие радикалы, как правило, образуют димеры, связанные очень сильными межмолекулярными стэкинг-взаимодействиями, приводящими к упаковке молекул в «стопки». Этот необычный тип химической связи в англоязычной литературе называют pancake bonding, по аналогии со сложенными в стопку блинами. Недавно было обнаружено, что повышение давления приводит к росту проводимости в соединениях с подобными взаимодействиями из-за смещения электронных уровней, — объяснил ассистент кафедры химии твердого тела Факультета естественных наук, аспирант Института катализа Никита Богданов.
Опубликованная работа — первый в мире пример комбинированного исследования влияния высоких давлений и низких температур на кристаллическую структуру соединения такого типа. С помощью монокристального рентгеноструктурного анализа ученым удалось обнаружить фазовые превращения (как при повышении давления, так и при понижении температуры), приводящие к образованию протяженных «полимерных» структур. Кроме того, согласно проведенным квантово-химическим расчетам, при повышении давления наблюдается значительное уменьшение вклада ковалентной составляющей во взаимодействие молекул в «стопках» по сравнению с атмосферным давлением. Полученные результаты коррелируют с данными о магнитных и электрических свойствах такого соединения.
Помимо Никиты Богданова, для которого эта работа — важная часть будущей кандидатской диссертации, исследованием занимались профессор и доцент КафХТТ ФЕН НГУ Елена Болдырева
и Борис Захаров, а также их иностранные коллеги Валентина Милашинович
и Крешимир Молчанов из Института Рудера Бошковича.
Все структурные исследования были выполнены на территории и оборудовании Научно-образовательного центра «Молекулярный дизайн и экологически безопасные технологии» НГУ. С начала двухтысячных годов этот центр является инициатором и общепризнанным лидером проведения структурных исследований органических веществ и материалов в условиях высоких давлений в России и в мире. Он неоднократно принимал на стажировки и для проведения совместных экспериментов студентов, аспирантов и исследователей не только из других городов, но и из ведущих зарубежных университетов и лабораторий, а также выполнял многочисленные исследования в международных научных коллективах, поддержанные российскими и зарубежными фондами. Ранее руководитель работ, профессор НГУ и доктор химических наук Елена Болдырева была награждена за свои исследования премией Международной ассоциации прикладной физической химии, избрана в Академию наук и искусств Словении, в Европейскую Академию, а также второй из российских ученых, после Д. И. Менделеева,стала почетным профессором Эдинбургского университета.
