Ученые Курчатовского института разработали супрамолекулярный комплекс для создания сенсорных материалов

Супрамолекулярные комплексы – это системы из нескольких молекул, связанных за счет нековалентных взаимодействий. Они могут использоваться в качестве модифицирующих добавок для получения веществ и материалов с заданными свойствами.

Но для этого необходимо детально изучить, как их компоненты взаимодействуют между собой, а комплекс в целом – с другими веществами.

"В такой сложной системе происходит много конкурирующих процессов. Например, образование-разрушение комплекса, сорбция-десорбция компонентов и самого комплекса в целом на поверхности материала и т.д. Для получения материалов важно понимать эти конкурирующие процессы, причем и с точки зрения устойчивости образующихся структур, и с точки зрения кинетики – скоростей их формирования", – комментирует Георгий Новицкий, ведущий инженер лаборатории сенсорики Центра фотоники Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники

Исследователи НИЦ "Курчатовский институт" и МФТИ создали супрамолекулярный комплекс, компонентами которого стали углевод a-циклодекстрин и углеводород толан, являющийся люминофором (то есть, веществом, которое излучает свет одной волны при воздействии на него излучения с другой длиной волны). Подобный комплекс может стать основой новых сенсорных систем – например, молекулярных детекторов на летучие органические соединения.

Циклодекстрины давно и активно применяются в пищевой и косметической промышленности. Однако супрамолекулярные системы с их участием по-прежнему мало исследованы.

В супрамолекулярном комплексе молекула толана включена в полость, которой обладает молекула циклодекстрина. "Чтобы сделать материал из супрамолекулярных систем, нужно выбрать носитель – что-то, создающее объем или поверхность. А он может являться конкурентом для связывания молекул в комплекс включения. И если сродство "гостя" (толана) к поверхности будет больше, чем к полости — супрамолекулярный комплекс развалится", — пояснила Наталья Лобова, доцент кафедры физики супрамолекулярных систем и нанофотоники МФТИ.

Ученые исследовали и оценили физико-химическое поведение полученного комплекса в воде, водно-этанольном растворе, а также силикатном гидрогеле. Как отметил Георгий Новицкий, "результаты исследований улучшают понимание таких комплексных систем и открывают новые возможности и перспективы для работы с ними – например, создания новых материалов на основе силикатного гидрогеля, включающего супрамолекулярные комплексы".

Полученные результаты опубликованы в журнале Physical Chemistry of solutions.