Адсорбция

Адсорбция супрамолекулярных соединений и органических молекул с каркасной структурой

(Руководитель направления: д.х.н. Елена Витальевна Стенина

email:  stenina@elch.chem.msu.ru)

Основное направление исследований – адсорбция поверхностно-активных органических соединений (ПАОВ) на межфазной границе электрод/раствор. Базовый метод экспериментального изучения – импедансметрия, что позволяет получать зависимости дифференциальной емкости двойного электрического слоя  от потенциала электрода. Особое внимание уделяется группам ПАОВ, формирующих на этой границе прочные адсорбционные слои, являющиеся двумерными аналогами  твердой фазы. Подобные слои объединяются под общим названием «двумерные  конденсированные адсорбционные слои», одним из важнейших свойств которых        является  высокая  интенсивность притягательного межмолекулярного взаимодействия в слое адсорбата.  Начало исследованиям этого направления на кафедре было положено в 70-80-х  годах прошлого века в цикле работ по изучению  адсорбционного поведения соединений с жесткой каркасной (терпеноиды) и алмазоподобной (производные адамантана) структурой молекул.    В этих работах впервые были разработанных методы  расчета  параметров (параметры адсорбции), характеризующих свойства  конденсированных адсорбционных слоев.

В последние годы  объектами изучения  группы стали  жесткие макроциклические молекулы (криптанды, кукурбит[n]урилы), формирующие  супрамолекулярные комплексы, которые привлекают большое внимание исследователей  в связи с перспективами их использования в различных областях (сенсоры,  катализ, фармакология, создание наноструктур молекулярных размеров). Адсорбционное поведение  этих соединений практически  было не исследовано. К настоящему времени нами получены данные по их адсорбции как на модельном    Hg-электроде, так  и на других электродах  (электроды из наноструктурированного углерода, серебра, стеклоуглерода). Показано, interface1что исследуемые прочно адсорбирующиеся ПАОВ могут быть использованы для диспергирования материалов из наноструктурированного углерода, а также для так называемой адсорбционной функционализации поверхности электродов из этих материалов.  С использованием современного метода регрессионного анализа  для ряда соединений  получены параметры адсорбции. Установлено  существенное влияние электростатических эффектов на адсорбционное поведение  супрамолекулярных соединений. Для катионных комплексов кукурбит[n]урилов  выявлена способность в определенной области потенциалов адсорбции формировать  бислойную структуру.  Отдельным разделом  комплексного исследования поведения ПАОВ, формирующих конденсированные слои на границе электро/раствор, являются  эксперименты по установлению влияния этих двумерных образований на кинетику электрохимических реакций. В частности установлено, что в условиях полного заполнения поверхности электрода адсорбционным слоем скорость протекающей на его границе  с электродом  электрохимической реакции может быть описана в рамках теоретических представлений  о туннелировании электрона.

Особый интерес представляет изучение комплексов кукурбит[n]урилов   с органическими красителями,  поскольку  комплексообразование позволяет существенно увеличить  интенсивность и время жизни флуоресценции.  Исследование методами спектроскопии  подобных комплексов, адсорбированных на металлической поверхности, позволяет выявить  влияние  плазмонного резонанса на интенсивность флуоресценции.  Удобными объектами для такого рода экспериментов являются наночастицы металлов.  Недавно совместно с Центром фотохимии РАН (группа к. ф.-м.н. Н.Х. Петрова) в этом направлении  начаты  работы с использованием коллоидных растворов наночастиц серебра.


interface2

Последние публикации