Chemici van RUDN en hun collega's hebben een innovatieve kristallisatiemethode ontwikkeld om een ​​nieuwe complexe kwikverbinding te produceren met hybride organische en anorganische liganden en een hoogst ongebruikelijke structuur. Dergelijke verbindingen kunnen worden gebruikt om moleculaire machines te maken - moleculen die mechanisch kunnen werken. De resultaten zijn gepubliceerd in Anorganische scheikunde .

In dit werk, wetenschappers synthetiseerden stoffen die coördinatiecomplexen worden genoemd, met chemische coördinatiebindingen die zijn gecreëerd tussen acceptor- en donoratomen met een gemeenschappelijk elektronenpaar. Deze complexen werden geproduceerd via de solvometrische methode door middel van verhoogde druk, en bij temperaturen boven het kookpunt bij normale atmosferische druk.

Om deze verbinding te verkrijgen, de wetenschappers gebruikten niet-covalente interacties (waterstof- en halogeenbindingen) om moleculaire bouwstenen te assembleren tot supramoleculaire architecturen met precieze afmetingen, topologieën en motieven. "We demonstreren assemblages gevormd door een combinatie van verschillende niet-covalente interacties, waaronder stapelinteracties tussen de chelaatringen en verschillende anionische coliganden, conventionele π-π interacties, en σ-gat gebaseerde chalcogeen bindingsinteracties, " zei de hoofdauteur Ghodrat Mahmoudi, universitair docent anorganische chemie, RUDN-universiteit. "We hebben ons onderzoek uitgebreid en specifieker gemaakt om een ​​beter begrip te krijgen van de rol die niet-covalente interacties spelen in de chemie. Dit onderzoek is een logische voortzetting van ons werk aan de analyse en karakterisering van anion-π, en π-gat interacties in metaalcomplexen. Het onderwerp is van groot belang voor experts in de anorganische chemie. Onze resultaten zouden bijdragen aan het uitbreiden van de kennis van deze interacties."

Echter, dit werk heeft toepassing op een ander gebied, afgezien van fundamentele anorganische coördinatiechemie, namelijk in supramoleculaire chemie, die betrekking heeft op "overmoleculaire" interacties. Deze tak van chemie bestudeert meer complexe systemen die zijn verbonden door niet-covalente interacties.

Het opmerkelijke kenmerk van de in dit onderzoek geproduceerde complexen is hun vermogen om coördinatiepolymeren te vormen die het proces in dit stadium niet stoppen. Deze polymeren kunnen zelf-geassembleerde twee- en driedimensionale supramoleculaire netvormige architecturen vormen als ze zich in een andere oplossing bevinden. Deze eigenschap kan een toepassing vinden bij de productie van moleculaire machines.

De onderzoekers bestudeerden de chemische eigenschappen van deze nieuwe materialen door middel van elementanalyse (detectie van het massagehalte van verschillende chemische elementen in een verbinding en hun verhouding), infraroodspectroscopie (met deze methode kunnen onderzoekers bepaalde elementen in combinatie vinden vanwege hun verschillende lichtabsorberende vermogen), en monokristallijne röntgendiffractometrie, die de structuur van de verbinding laat zien door de röntgendiffractie van deze structuur.

Naast experimentele metingen, de chemici voerden Density Functional Theory-berekeningen uit, een methode waarmee ze elektronische moleculaire structuur konden berekenen met golffuncties van atomen. Deze theorie werd gebruikt om de structuur van de nieuwe verbindingen te onderzoeken. Een dergelijke combinatie van methoden maakte het mogelijk om de nauwkeurigheid van resultaten te vergroten.

Het team heeft ook systematisch de invloed bestudeerd van de halide/pseudohalide-liganden (de verbindingen die fungeren als donoren van het elektronenpaar) en metaalzouten op de chemische en structurele identiteit van de producten.