Исследователи из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН создали уникальный слоистый материал, структурой которого можно управлять с помощью света. Новый материал состоит из ультратонких положительно заряженных слоев гидроксида иттрия и встроенных между ними анионов – кислотных остатков коричной кислоты (циннамат-анионов). При облучении ультрафиолетовым светом форма и размер анионов изменяются, что приводит к сжатию структуры гибридного соединения. Результаты работы опубликованы в журнале Micromachines https://www.mdpi.com/2072-666X/14/9/1791.
Вверху: изомеризация циннамат-аниона; внизу: схема изменения межслоевого расстояния в слоистом гидроксиде иттрия, содержащем циннамат-анионы, при УФ-облучении. Автор иллюстрации – Теплоногова Мария
Коричная кислота и ее производные относятся к органическим соединениям, молекулы которых могут существовать в нескольких формах, различающихся взаимным расположением атомов, но имеющих одинаковый химический состав. Такое явление широко известно в органической и неорганической химии и называется изомерией.
Превращение транс-изомера циннамат-аниона в цис-циннамат происходит довольно легко в растворе, его можно осуществить при воздействии обычного ультрафиолетового облучения. Намного сложнее такая трансформация происходит, если анион коричной кислоты входит в состав кристаллического соединения – превращению не позволяет осуществиться жесткая структура кристалла.
Добиться изомеризации циннамат-анионов в составе кристаллического соединения удалось при УФ-облучении субмикронных кристаллов, помещенных в спиртовую среду. Малый размер кристаллов, а также наличие подвижных молекул спирта в межслоевом пространстве сделали структуру кристаллического соединения менее жесткой, что позволило транс-изомеру циннамат-аниона превратиться в его цис-изомер. При этом изменилось расстояние между слоями гидроксида иттрия, и произошло сжатие его кристаллической структуры.
Разработка новых способов управления структурой кристаллических соединений с использованием внешних воздействий, например, света, будет способствовать созданию новых материалов с управляемыми свойствами, например, контейнеров для направленной доставки и высвобождения биологически активных соединений.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение №075-15-2020-782).
Источник: Maria A. Teplonogova, Alexey D. Yapryntsev, Alexander E. Baranchikov and Vladimir K. Ivanov. Сinnamate Intercalated Layered Yttrium Hydroxide: UV Light-Responsive Switchable Material // Micromachines. 2023. 14(9), 1791; DOI: 10.3390/mi14091791.
Источник информации и фото: ИОНХ РАН