ملخص
يتضمن هذا المشروع التوليف والكيمياء الكهربائية والمضيف: كيمياء الضيف للمجمعات المعدنية من الروابط النشطة للأكسدة (غير البريئة). ومن الأمثلة على ذلك بروابط الديوكسولين، التي يمكن أن تتنقل بسهولة بين حالات أكسدة الكاتيكول والسيميكينون والكينون. تسمح مثل هذه العمليات للإلكترونات بالانتقال بين الأجزاء المعدنية والعضوية لجزيء مركب الديوكسولين، مما يمنحها ألوانًا داكنة للغاية تمتد إلى الأشعة تحت الحمراء. وبدلاً من ذلك، باستخدام مجموعات مناسبة من المعدن/الدايوكسولين، يمكن أن تحدث عمليات إعادة ترتيب مماثلة للإلكترون بشكل مفاجئ تحت تأثير المحفز الفيزيائي، مما يؤدي إلى مواد بلورية حرارية أو فوتوكروميك.
لقد قمنا بدراسة المركبات الجذرية المختلطة الجديدة المدعومة بروابط تحتوي على حلقات ديوكسولين متعددة. وهي غالبًا ما تكون مستقرة في ظل الظروف المحيطة، وذات ألوان قوية وغالبًا ما تظهر امتصاصًا مكثفًا للأشعة تحت الحمراء القريبة. تنشأ الألوان المكثفة من قفز الإلكترونات غير المتزاوجة حول دعامة بولي ديوكسولين، بين الحلقات العطرية المؤكسدة جزئيًا. يحدد تحليل أطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة آلية قفز الإلكترون هذا، والتي يمكننا تشغيلها أو إيقافها اعتمادًا على تصميم الروابط. مثال على ذلك موجود في Chemical Communications 2019, 55, 2281.
نريد الآن تطبيق نفس المبادئ لتصنيع بلورات الإطار الكهروكيميائي، ومركبات القفص الجزيئي، من مكونات مماثلة. تتميز منتجات الأكسدة الجذرية بألوان مكثفة، مع امتصاص قوي في المناطق المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء. يمكن لممتصات الأشعة تحت الحمراء القريبة مثل هذه، والتي يمكن تشغيل وإيقاف امتصاصها إلكترونيًا، أن تكون مفيدة جدًا في أجهزة اتصالات الألياف الضوئية.
تعني عملية التنقل الإلكتروني أن الأطر يجب أن تظهر أيضًا خصائص شبه موصلة أو حتى توصيلًا معدنيًا. إذا كان من الممكن جعل هذه الأطر مسامية بدرجة كافية، فيمكن أيضًا استخدامها كمحفزات أكسدة خضراء للكحول أو أبخرة الألدهيد، أو كمكونات في أجهزة الاستشعار لبعض الغازات الجزيئية الصغيرة مثل أكاسيد النيتروجين. تتوقف كل هذه التطبيقات على الخصائص الفريدة لحركة الإلكترون حول سقالة المعدن/الدايوكسولين المستخدمة في بناء هذه المواد.
يتضمن هذا المشروع التوليف العضوي وغير العضوي، وعلم البلورات، والكيمياء الكهربائية وتقنيات أخرى لدراسة المنتجات الجذرية (EPR، وأطياف الأشعة فوق البنفسجية/البصرية/NIR والأشعة تحت الحمراء، والقياسات المغناطيسية وحسابات تحديد الاتجاه). تتطلب بعض بروابط الديوكسولين التي نستخدمها تركيبات متعددة الخطوات، لذا فإن درجة الدكتوراه في هذا الموضوع ستتضمن قدرًا كبيرًا من تركيب الروابط العضوية.
