Кооперативные эффекты и межмолекулярные взаимодействия в системах на основе двумерных атомно-тонких нанолистов А2В6НИР

Cooperative effects and intermolecular interactions in the systems based on two-dimensional atomically-thin A2B6 nanosheets

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Кооперативные эффекты и межмолекулярные взаимодействия в системах на основе двумерных атомно-тонких нанолистов А2В6
Результаты этапа: На первом году выполнения проекта были разработаны методики синтеза атомно-тонких наночастиц CdSe с толщиной 0.6 нм и CdTe с толщиной 1-2 нм и латеральными размерами до 500 нм. Масштабирование синтеза позволило воспроизводимо получать до 1 грамма продукта. Были разработаны методики катионного обмена для синтеза наночастиц ZnSe, включающая промежуточную стадию получения Cu2Se. Были разработаны методики воспроизводимого обмена лигандов на основе тиолов: тиогликолевой кислоты и ацетилцистеина. Изучено влияние типа растворителя и показано, что эффективный обмен достигается для тиогликолевой кислотой в метилформамиде, а ацетилцистеина в тетрагидрофуране. Для синтезированных объектов был проведен систематический анализ размеров и морфологии комлексом методов, включая ПЭМ, рентгеновскую и электронную дифракцию, HAADF-STEM и малоуглового рассеяния рентгеновских лучей в зависимости от условий синтеза. Состояние лигандов было проанализировано методами FTIR и DRIFTS. Методом ПЭМ показано формирование свернутой морфологии наноструктур с внутренним диаметром сворачивания 10-12 нм. Для анализа пористой структуры образцов проведены измерения изотерм адсорбции азота. Удельная площадь поверхности составила 10-12 м2/г, средний диаметр пор 6 нм. Методом малоугловой рентгеновской дифракции показано формирование периодической структуры с периодом повторяемости 4.5 нм, отвечающей многостенной структуре свернутых наночастиц. Обнаружено, что период повторяемости уменьшается при увеличении латерального размера листов, что отвечает эффекту сжатия, подтвержденного также анализом методом ПЭМ. Анализ поведения системы при обмене карбоксильной группы на тиольную показал эффект сжатия, заключающейся в уменьшении расстояния между слоями и внутреннего диаметра, что может представлять пример молекулярной машины. Полученные результаты показывают принципиальную реализуемость молекулярной машины, а также интересны для создания новых двумерных полупроводниковых материалов с возможностью гибкого контроля состава поверхности.
2 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Кооперативные эффекты и межмолекулярные взаимодействия в системах на основе двумерных атомно-тонких нанолистов А2В6
Результаты этапа: Проведение исследований на втором году выполнения проекта включало синтез атомно-тонкой популяции наночастиц CdSe с толщиной 0.6 нм и атомно-тонких наночастиц Cu2Se и ZnSe. Получены атомно-тонкие двумерные нанолисты CdSe с толщиной 0.6 нм и протяженными латеральными размерами до 500 нм. Исходя из полученных наночастиц CdSe методом катионного замещения получены двумерные наночастицы Cu2Se. Для синтеза двумерных наночастиц ZnSe разработана методика роста в присутствии олеиламина и олеиновой кислоты. Синтезированных наночастицы исследованы комплексом методов включая РЭМ, ПЭМ, ПЭМВР, HAADF-STEM, рентгеновской и электронной (SAED) дифракции, ИК-спектроскопии, спектроскопии поглощения и люминесценции в зависимости от условий синтеза. Показано, что атомно-тонкие двумерные нанолисты CdSe формируют многостенные свернутые наноструктуры с кратностью сворачивания до 8. Катионный обмен в целом сохраняет форму листов. Полученные наночастицы Cu2Se продемонстрировали достаточно высокую электронную проводимость. Изучена возможность использования полученных наночастиц Cu2Se в качестве сенсора резистивного типа к молекулам воды и спирта и показан обратимый сенсорный отклик (уменьшение проводимости в 1.5-2 раза к 10-20% влажности). Двумерные наночастицы ZnSe имели латеральные размеры 10-20 нм и толщину порядка 2 нм, продемонстрировав структуру вюрцита. Разработана методика обмена лигандов Х-типа на основе карбоновых кислот в ряду С1-С18 на поверхности полученных листов. Методом малоугловой дифракции показана возможность прецизионно изменять межслоевое расстояние в многостенных свернутых наноструктурах в диапазоне 2-5 нм. Анализ методом ИК-спектроскопии показал формирование плотно-упакованного монослоя лигандов на поверхности в случае насыщенных карбоновых кислот. Разработанные методики обмена лигандов позволили заменить нативную олеиновую кислоту на 4-(Фенилазо)бензойную кислоту. Полученные результаты представляют интерес для создания молекулярных машин.
3 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Кооперативные эффекты и межмолекулярные взаимодействия в системах на основе двумерных атомно-тонких нанолистов А2В6
Результаты этапа: Синтезированы атомно-тонкая популяция наночастиц CdSe с толщиной 0.6 нм и атомно-тонкие наночастиц Cu2Se и ZnSe с протяженными латеральными размерами порядка сотен нм; исследована форма наночастиц для случая короткоцепочечных бифункциональных лигандов и фотохромных лигандов методами РЭМ, ПЭМ, HAADF-STEM и малоугловой дифракции рентгеновских лучей; изучено влияние внешних стимулов (нагрев/охлаждение бифункциональных лигандов, освещение в случае фотохромных лигандов, рН среды в случае бифункциональных лигандов) на эффект сворачивания наночастиц и параметры многостенных свернутых наноструктур.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".