Введение к работе
Актуальность работы определяется перспективностью азапорфиринов как функциональных молекулярных материалов. Сегодня приоритетные направления исследования азапорфиринов лежат в области физики твердого тела и носят преимущественно прикладной характер. Очевидно, что успешная разработка технологий, основанных на использовании азапорфиринов, невозможна без понимания природы кристаллического состояния этих соединений. Такое понимание достижимо как результат комплексного исследования состояния азапорфиринов в растворах и промежуточных по своей природе системах (мономолекулярных слоях, организованных пленках, полимерных композициях). В том числе и исследованиях методами физической химии. Поэтому настоящая работа посвящена /npe/77-бутилзамещенным азапорфиринам, представляющим собой совершенные модельные объекты в фундаментальных и прикладных исследованиях химической физики органических полупроводников. Кроме того, актуальность работы определяется также и ее направленностью на решение основной задачи супрамоле1<уляр-ной химии азапорфиринов - установление зависимости между молекулярной структурой азапорфиринов, структурой их молекулярных ансамблей и свойствами материалов на их основе.
Настоящая работа выполнена в рамках инициативных проектов, поддержанных РФФИ (гранты 95-03-09336а и 96-02-19036) и РАН (грант Конкурса проектов молодых ученых 1998 г.).
Цели работы следующие. Во-первых, установить основные закономерности формирования молекулярного ансамбля трет-бутилзамещенных азапорфиринов. Во-вторых, охарактеризовать способность молекул азапорфиринов к взаимодействию с углеводородами и аминами, выяснив при этом роль, которую играют супрамолекупярные факторы в связывании органических молекул аза-порфиринами. В-третьих, предложить теоретическую схему, объединяющую комплексообразование и супрамолекупярные эффекты и позволяющую прогнозировать свойства азапорфириновых материалов.
Научная новизна работы определяется следующим. Обнаружены новые физические явления, обусловленные супрамолекуляр-ными эффектами в пенгмюровских слоях, пленках Ленгмюра-Блодже (ЛБ) и растворах /npem-бутилзамещенных азапорфиринов (планарная ориентация азапорфиринов относительно поверхности вода-воздух; мультиструктурность ЛБ пленок; структурные перестройки, не являющиеся полиморфными превращениями; структуры, периодичность которых не связана непосредственно с геомет-
рическими размерами молекул; синергизм близко- и дальнодейст-вующих межмолекулярных взаимодействий).
Предложена методика определения энергетических характеристик коллективных взаимодействий в молекулярных ансамблях азапорфиринов. Обоснован теоретически и реализован практически подход к проектированию сенсора ароматических углеводородов, функционирующего по принципу молекулярного узнавания. Литературные и авторские экспериментальные данные интерпретированы с новейших теоретических позиций - концепции супрамолекулярного континуума Г. Р. Дезиражу, ранее к азапорфиринам не применявшейся.
Практическая значимость работы обусловлена ее направленностью на решение прикладной задачи - установление структурных факторов, определяющих селективность сорбции углеводородов и гетероциклических аминов азапорфиринами. Кроме того, в работе показана принципиальная возможность повышения селективности сенсора углеводородов путем направленного изменения молекулярной структуры азапорфиринов. и супрамолекулярной структуры азапорфириновых пленок.
Апробация работы. Экспериментальные данные, составляющие основу диссертации, опубликованы в двенадцати работах. Результаты доложены на семи конференциях, в том числе пяти международных.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения,/ восьми глав, итогов работы, списка цитируемой литературы. (174 ссылки) и приложения. Она содержит 30 рисунков и 8 таблиц...