​​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета синтезировали новые стабильные органические радикалы с магнитными свойствами. Получать подобные соединения крайне сложно. Ученые применили новый подход к синтезу, что позволило сократить число стадий и упростить процесс. Результаты работы опубликованы в одном из самых престижных научных журналов по химии — Angewandte Chemie International Edition (IF: 12,959; Q1). 

Первые органические магнитные соединения были созданы в 1985 году, но до сих пор их не так много. В перспективе органические магниты могут стать альтернативой кремнию и металлам, используемым в электронике. 

Из всех органических магнитов наиболее перспективными считаются стабильные радикалы. Это связано с особенностями их внутренней структуры. С ними и работают ученые Томского политеха. 

«Стабильные радикалы — это органические молекулы, у которых не хватает одного электрона. И если обычные радикалы живут буквально доли секунд, так как стремятся побыстрее восполнить нехватку электрона и вступить в реакцию с другими молекулами, то стабильные представители могут жить даже годы. Поэтому с ними можно работать. 

В своих исследованиях мы ищем наиболее простые способы комбинации стабильных радикалов между собой, продукты таких реакций могут обладать очень интересными свойствами. Например, в данной работе мы презентовали сразу три новые молекулы, одна из которых представляет особый интерес», — говорит один из авторов статьи, ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин

Сам процесс соединения двух радикалов крайне сложный. Он требует тщательного подбора условий, при этом точных методов для моделирования реакций и прогнозирования результата нет. Поэтому каждую новую молекулу такого типа можно назвать событием в мире органической химии. 

«Обычно для синтеза новой молекулы используется 10-15 последовательных превращений. Мы предложили другой подход: взять два радикала разного типа (вердазильный и нитронил-нитроксильный) и сложить их вместе, как детальки от пазла, посредством одной реакции, — отмечает ученый. — Это, а также конечная реакция, предложенная нашими новосибирскими коллегами, позволило сократить число стадий в синтезе до восьми. Это существенное упрощение для химиков. В итоге, чтобы нам что-то изменить в синтезе, попробовать другие исходные элементы, у нас уходит день-два, у других групп на те же действие может уйти месяц».​ 

Одна из полученных молекул представляет особый интерес благодаря сочетанию стабильности (выдерживает нагревание до 200 градусов по Цельсию) и свойств. Например, у молекулы высокий показатель спин-спинового обмена между двумя радикалами, входящими в ее состав. 

«Между радикалами правильное расстояние, которое обеспечивает хороший обмен межу ними. Что это дает? Это значит, что у получившейся молекулы большая энергетическая щель — разница между низколежащим и высоколежащим энергетическими уровнями. Чем эта щель больше, тем в перспективе лучше для различного рода применений. Этот переход между низким уровнем энергии и высоким должен быть предсказуемым и управляемым. Это напрямую связано с величиной энергетической щели. Чем она больше, тем проще работать с этими молекулами», — говорит ученый. 

По словам исследователя, в дальнейшем ученые будут искать возможности для практического применения полученных соединений. 

«Это исследование междисциплинарное, результат сотрудничества целого ряда организаций — как университетов, так и академических институтов — под руководством доцента Павла Постникова, профессора Евгения Третьякова, академика Виктора Овчаренко. Особая роль в работе принадлежит молодому руководителю уже собственной научной группы — ассистенту Павлу Петунину. У нас действует программа развития молодых исследователей, которая приносит свои плоды в становлении молодежных научных групп. Мы прилагаем усилия для создания комфортной научной среды, даем ученым возможность воплощать свои идеи в реальность. Научная группа Павла Петунина — это пример того, как аспирант, защитив кандидатскую диссертацию, остается в университете и начинает свое направление, создает свою группу», — говорит директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова

Справка: 
Авторы статьи — ученые из Томского политехнического университета, Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, Международного томографического центра СО РАН и Новосибирского государственного университета. 

Похожие новости

  • 21/06/2021

    Сибирские ученые синтезировали уникальную молекулу вердазил-нитроксильного трирадикала

    Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами синтезировали уникальную молекулу вердазил-нитроксильного трирадикала. Получить молекулы со схожими свойствами смогли лишь несколько исследовательских групп в мире.
    695
  • 16/05/2016

    Новосибирские учёные разрабатывают солнцезащитные средства на основе соединений, содержащихся в хрусталике глаза

    Коллектив авторов с участием сотрудников лаборатории магнитного резонанса в химии, биологии и медицине НГУ провел исследование соединения кинуренина, который защищает глаз от ультрафиолетового излучения, с нитроксильным радикалом.
    2930
  • 29/05/2019

    Молодые учёные НИОХ СО РАН приняли участие в работе конференции «Химия и химическая технология в XXI веке»

    ​С 20 по 23 мая 2019 г. в г. Томске проходила XX Юбилейная Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва «Химия и химическая технология в XXI веке», организованная Томским государственным университетом (ТГУ).
    1646
  • 24/12/2019

    Химики ТПУ в сотрудничестве с учеными СО РАН будут разрабатывать биологически активные соединения на основе ацетилена

    В Исследовательской школе химических и биомедицинских технологий Томского политеха формируется новая научная группа. Совместно с учеными из Института химической кинетики и горения СО РАН под руководством профессора Сергея Василевского политехники будут вести исследования в новом для вуза направлении — химии ацетилена.
    924
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    2328
  • 17/10/2016

    Новосибирские учёные исследуют искусственные наночастицы

    ​Группа специалистов из лаборатории радиоуглеродных методов анализа Новосибирского государственного университета и ряда институтов СО РАН провела исследование с помощью ускорительной масс-спектрометрии, результаты которого убедительно показали — искусственные наночастицы, которых в окружающей атмосфере становится всё больше, очень плохо выводятся из организмов млекопитающих.
    3573
  • 10/02/2021

    Статья новосибирских учёных вошла в выпуск Laser and Photonics Reviews

    В феврале 2021 года ученые из НГУ опубликовали в журнале Laser and Photonics Reviews обзор, посвященный характеризации одиночных частиц с использованием методов на основе светорассеяния. Работа охватывает обширную область исследования самых разных микрочастиц, начиная от атмосферной пыли и заканчивая клетками крови, а ее задача — объединить разрозненные наработки различных групп по всему миру.
    540
  • 05/10/2016

    Новосибирские учёные «вырастили» органические светоизлучающие полупроводники

    ​Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники.
    3352
  • 21/06/2021

    Химики создали органические препараты против вируса Хантаан

    ​Химики РУДН совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии и на базе центра вирусологии ВЕКТОР получили новый класс соединений, которые подавляют деление смертельно опасного вируса Хантаан (поражает сосуды и внутренние органы человека).
    14115
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    2301