КОНФЕРЕНЦИЯ “ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА”

1. КОНФЕРЕНЦИЯ “ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА” ФОТОНИКА. ОТ МОЛЕКУЛ К СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫМ СИСТЕМАМакадемик М. В.АлфимовНАНОТЕХНОЛОГИЯ “СНИЗУ ВВЕРХ”

2. СТРАТЕГИИ СОЗДАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ АРХИТЕКТУР

3. МолекулыA (a-a) B (a-b) C (a-c) ковалентные связи Супрамолекулярные A…..A A…..B Супермолекулы системы A…..B…..C Супрамолекулярные ансамбли C…..A . . . . . . . . . . ИЕРАРХИЯ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА Атомыa b c нековалентные связи (межмолекулярные)

4. Исследование молекул пригодных для построения супрамолекулярных наноразмерных систем Часть I

5. Фотосенсибилизированная димерами тиакарбоцининареакция переноса электрона релаксация Рис.1

6. Краунсодержащие непредельные соединения КСК КГФЭ бисКСК КБК бисКС n = 1, 2 Изв. АН. Сер. хим. 1997, 46, 641 (обзор); Российские нанотехнологии2006, 1, 29 (обзор).

7. Mg2+ Mg2+ Фотопереключаемые молекулярные устройства tc~ 0.5 (транс-L).Mg2+ анион-“накрытый” (цис-L).Mg2+ ДАН1991, 317,1134; Chem. Phys. Lett.1991, 185, 455; J. Am. Chem. Soc.1999, 121, 4992.

8. Создание, архитектура и свойства супрамолекулярных наноразмерных систем Часть II

9. Кинетика J-агрегации цианиновых красителей Влияние ионов металлов Краситель в присутствии Pb(NO3)2 (2 mM) Рис.2

10. 1·H2O@HP--CD lgK = 1.9 1H+OH-@HP--CD ФОТОУПРАВЛЯЕМАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАШИНА Изв. АН. Сер. хим.2004, 53, 2420;J. Photochem. Photobiol.2011, 217, 87.

11. ФОТОУПРАВЛЯЕМЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ АССЕМБЛЕР НА ОСНОВЕ КУКУРБИТ[8]УРИЛА Eur. J. Org. Chem., 2010, 2587; J. Phys. Chem. A., 2011, 115, 4505.

12. Моделирование рецепторного центра 9-ДФАА/силикагель (структуры и энергии) Силикагель (Мол. дин.) V. Chashchikhin, E. Rykova, and A. Bagaturyants, «Density functional theory modeling of the adsorption of small analyte and indicator dye 9-(diphenylamino)acridine molecules on the surface of amorphous silica nanoparticles», Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 1440–1447 Силикагель + аналиты Силикагель + ДФАА Комплексы РЦ с аналитами (структуры, энергии, оптический отклик) Формы линии спектров поглощения SiH3OH (Si1)/ ДФАА/ динитротолуол V. Chashchikhin, E. Rykova, A. Scherbinin, A. Bagaturyants, and M. Alfimov«DFT modeling of the interaction of small analyte molecules with an 9-(diphenylamino)acridine adsorbed on small amorphous silica clusters: bonding energies and optical bands»,направлена в Phys. Chem. Chem. Phys. В.С. Чащихин, Е.А. Рыкова, А.А. Багатурьянц «Влияние молекул аналитов на электронные спектры поглощения и флуоресценции рецепторного центра на основе красителя 9-(дифениламино)акридина, адсорбированного на силикагельных кластерах»,направлена в Российские нанотехнологии 12

13. Моделирование рецепторного центра Нильский Красный/полистирол Структура полимерной матрицы Структура рецепторного центра Спектральный отклик РЦ Энергии взаимодействия аналитов с РЦ и матрицей 1. В.А. Тихомиров, А.В. Одиноков, А.А. Багатурьянц, М.В. Алфимов, Моделирование поверхности полистирола и адсорбции молекулы красителя на этой поверхности. Теоретическая и экспериментальная химия, 2010, т. 46, 333. 2. A.Ya. Freidzon, V.A. Tikhomirov, A.A. Bagatur´yants, M.V. Alfimov. Multiscale Approach to the Structure and Spectra of Nile Red Adsorbed on Polystyrene. “Towards Reality in Nanoscale Materials ’09”, Book of abstracts, P. 42.

14. УПРАВЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКОЙ И ПОЛЯРНОСТЬЮ В НАНООБЪЕМАХ Получены трехкомпонентные комплексы β- и γ-CD с двумя типами молекул-гостей: спин-мечеными индолами и углеводородами – (бензол, циклогексан). Включение второго гостя приводит к значительному возрастанию вращательной подвижности спиновых зондов и гидрофобности их окружения, что позволяет управлять параметрами, от которых зависят реакционная способность и оптические свойства функциональных молекул . К6 МК5 Показано, что динамика МК5 описывается быстрыми либрациями малой амплитуды Расчетная структура комплекса γ-CD-МК5-С6Н6 с наинизшей энергией

15. Детектирование углеводородов из газовой фазы по флуоресценции комплексов “гость/хозяин” с ЦД, адсорбированными на микросферах силикагеля. NH2 Сенсорный материал получен путем адсорбции полимерных ЦД на микросферы (МС) силикагеля, модифицированные амино-пропильными группами. NH2 NH2 408нм – комплексы 2:2 с β-ЦД Показано, что при связывании нафталина (Н), бензола, толуола с сенсорными МС возникает флуоресценция, спектр которой существенно отличается от спектров растворов. Форма спектров и вклады мономерной и эксимерной флуоресценции, определенные путем спектрального вычитания, зависят структуры ЦД рецептора. Для Н и ПКМЦД (см. рис.) доля флуоресценции эксимера составляет ~ 40% Связывание полимерного карбоксиметил-β-ЦД (ПКМЦД) позволяет получить монослойное заполнение поверхности МС.

16. Фотохромные наночастицы На основе фотохромных серосодержащих спиропиранов, спирооксазинов, хроменов, фульгимидов, диарилэтенов разработаны методы получения фотохромных наночастиц с использованием органических и неорганических наночастиц, в том числе благородных металлов (золота, серебра) и изучены их фотохромные свойства (совместно с ИОХ РАН) Полученные результаты открывают перспективы разработки фотохромных переключателей проводимости нанослоев

17. Получение градиентных материалов Структура кольцевой области Модифицирование красителем частиц Три типа стириловых красителей Изотерма сорбции: эксперимент и теория Кольцевая структура Методом самосборки в микрокапле раствора полистирольных частиц диаметром 250 нм получены кольцевые наноструктуры с радиальным градиентом параметра порядка (среднего расстояния между частицами). При этом формируются фотонные кристаллы с пространственным градиентом спектрального сдвига в спектре прохождения. Изменяя количество сорбированного на поверхности частиц стирилового красителя, можно управлять параметром порядка и градиентом оптических свойств.

18. Компьютерное моделирование формирования слоя наночастиц в микрокапле коллоидного раствора Моделирование формирования кольцевой структуры Диссипативная динамика частиц в микрокапле Уравнение Ланжевена а) и б) моделируемое и экспериментальное изображение структуры для полистирольных частиц (диаметр 540 нм, концентрация 0.5 %) ); в) и г) – соответствующие радиальные функции распределения частиц (расчет и эксперимент). Размер изображения 150х150 мкм Моделирование формирования доменной структуры монослоя в микрокапле (2500 частиц 100 нм. – слева, 9000 - справа)

19. Светочувствительные регистрирующие среды для трехмерной оптической памяти На основе открытого явления двухфотонного фотохромизма (Барачевский и др., ОС, 1972) разработаны научные основы для создания многослойных оптических дисков со сверх высокой информационной емкостью (более 1 Тбайт) реверсивного и архивного типа с двухфотонной записью, недеструктивным фоторефрактивным или флуорес-центным считыванием оптической информации (совместно с ИОХ и ИОФ РАН) Фотохромные диарилэтены для реверсивных ОД Фоторефракция Фотофлуоресценция Фотохимически необратимые хромоны для архивных ОД

20. Умная упаковка и медицинские материалы: - Мониторинг свежести продуктов - Мониторинг ран и ожогов Портативные устройства и интеграция с мобильными телефонами - Медицинская диагностика - Детектирования неприятного запах изо рта • Детектирования алкоголя по выдоху Умные пленки и одежда: -Детектирование качества воздуха и загрязнений - Охрана труда Иерархические оптические хемосенсорные материалы Схема построения материалов • Наночастицы, модифицированные флуоресцентными рецепторными центрами • Сенсорные элементы, получаемые методом печати • Матрица сенсорных элементов (сенсорные подложки)c • Сенсорная система, состоящая из матрицы сенсорных элементов, источников и приемников света Возможные применения

21. Исследование и применение хемосенсорных материалов • Отклик хемосенсорных • материалов на различные вещества Конструкция хемосенсорного чипа • Прототип хемосенсорного устройства • Ацетон 1 11.5ppm 1.7ppm 1.7ppm 2 17.2ppm 34.5ppm 8.6ppm 3 а) б) 5 4 • Аммиак • а – чип в сборке; • б – составные части чипа: 1 – крышка; 2 – газовые каналы; 3 – матрица сенсорных элементов; • в – структура сенсорного элемента: 4 – оптическая фотография элемента; 5 – флуоресцентная фотография в)

22. Спасибо за внимание ! http://www.photonics.ru

23. КОНСТРУКТОР МОЛЕКУЛ КОНСТРУКТОР СУПРАМОЛ. СТРУКТУР БАЗА ДАННЫХ КОНСТРУКТОР НЧ МОДУЛЬ РАСЧЕТА Ф.-Х. СВОЙСТВ НЧ КОНСТРУКТОР АНСАМБЛЕЙ НЧ РАСЧЕТ ДИФФУЗИИ И АДСОРБЦИИ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОГО ОТКЛИКА

24. Фотохромные солнцезащитные материалы больших размеров На основе результатов фундаментальных исследований впервые разработаны на основе спиросоединенийоригинальные фотохромные многослойные пленки, обеспечивающие не только защиту от солнечного излучения за счет фотохромного эффекта, но и теплосбережение, достигаемого применением дополнительного нано-размерного оптически прозрачного ИК отражающего металлического слоя (совместно с ИПХФ РАН) Разработан принципиально новый композитный полимерно-неорганический материал с неограниченным ресурсом работы на солнечном свету (совместно с ИХФ РАН)