| Аннотация |
Поиск и применение различных хромофорных систем – одна из востребованных областей химии, охватывающая широчайший диапазон разнообразных по своей природе соединений и материалов, а также технологий их получения. Вершиной развития данного направления следует считать создание так называемых «функциональных красителей» для использования во всевозможных прикладных областях, базирующихся на особенностях поглощения/излучения энергии хромофором – светоизлучающие материалы, агенты тераностики, различные метки и сенсорные устройства, оптические преобразователи, фотовольтаические материалы, фотокатализ и многое другое. Координационные соединения, способные претерпевать перенос заряда в результате фотовозбуждения, представляют собой перспективный класс молекулярных хромофоров донорно-акцепторного типа. К преимуществам координационных соединений перед хромофорами органической природы относятся: 1) легкость «блочной» сборки; 2) возможность тонкой настройки энергии переноса заряда (т.е. энергетической щели НСМО-ВЗМО) и электрохимических свойств путем варьирования электронных свойств лигандов, степени их сопряжения и стерических затруднений; 3) фотофизические характеристики, подходящие для ряда фотонных приложений (фотовольтаика, оптика, конструирование электрохромных устройств) – относительно низкая энергия переноса заряда, поглощение электромагнитного излучения с высокой экстинкцией в широком диапазоне длин волн. Традиционно работа в рамках исследования металлокомплексных хромофоров ведется в двух направлениях. С одной стороны, это непосредственно область координационной химии, подразумевающая синтез и «первичный» молекулярный дизайн металлокомплексов, а также исследование их светопоглощения и характеристик процесса переноса заряда (ЭСП, ЦВА, квантово-химические расчеты). Такой «первичный» молекулярный дизайн выполнялся на этапе проекта 2022-2024 годов. Была продемонстрирована принципиальная возможность получения донорно-акцепторных комплексов с переносом заряда типа LL'CT (перенос заряда лиганд - лиганд), построенных на основе как переходных, так и непереходных металлов, возможность сборки хромофорных систем типа D-M-A, D-M-A-M-D, A-M-D-M-A, а также гибридных систем, включающих одновременно хромофоры MLCT и LLCT типа c панхроматическим спектром поглощения. Наглядно показана достижимость тонкой настройки спектральных характеристик красителей путем простой сборки в координационной сфере металла донорных и акцепторных лигандов с заданными электронными свойствами. Сконструированы первые действующие фотовольтаические и электрохромные устройства, подтверждающие практическую значимость выполненных исследований. Второе направление в химии металлокомплексных хромофорных соединений связано с тестированием их фотофизических характеристик непосредственно в различных фотонных устройствах. Этому сопутствует «вторичный» молекулярный дизайн комплексов, нацеленный на оптимизацию уже не их спектрального поведения, а совместимости с теми или иными технологиями конструирования оптоэлектрических устройств. Этот вопрос станет приоритетным при формировании задач продления проекта в 2025 году. Цель проекта 2025 года, генетически связанная с проектом 2022 и основанная на его выводах и результатах, заключается в реализации усовершенствованных подходов к поиску редокс-активных лигандных систем, которые будут обеспечивать не только требуемые спектральные характеристики, но и позволят придать материалам эксплуатационные свойства, обеспечивающие их совместимость с технологиями создания реальных электронных устройств.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
