Специалисты Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) создали уникальные тонкопленочные материалы, которые могут стать основой для создания инновационных наноустройств.
Руководитель проекта, заведующий лабораторией плёночных наноструктурированных материалов, доцент кафедры материаловедения, технологии и управления качеством СГУ Евгений Глуховской рассказал, что его группа изучала различные условия и их влияние на свойства одинарных слоёв молекул. Было обнаружено, что под воздействием температуры молекулы становятся более подвижными и менее связанными с водой, что напрямую влияет на состояние всего слоя и упаковку. При разных температурах молекулы формируют уплотнённые или разреженные состояния с различной площадью, упаковываясь в двойные или одинарные слои.
Наблюдение за химическими и физическими факторами воздействия на молекулы порфирина позволило учёным сделать важные выводы. Было подтверждено, что повышение температуры приводит к разрыхлению плавающих слоёв порфирина, что напрямую влияет на их стабильность. Эксперименты также показали, что оптические свойства слоёв и плёнок порфиринов сильно зависят от температуры субфазы или подложки, на которую был перенесён слой.
Первый автор статьи, инженер лаборатории плёночных наноструктурированных материалов Владислав Миронюк поделился интересными наблюдениями. Если молекулы порфирина уложить на воде так, чтобы макроцикл располагался горизонтально, а затем добавить в воду кислоту, то слой таких молекул изменит цвет. На некоторых участках молекул возникнут дополнительные заряды, что заставит их складываться с другими молекулами в агрегаты определённого типа. Однако при торцевом сжатии слоя, то есть при увеличении давления, молекулы перестраиваются, их взаимодействие с водой ослабевает, и слой меняет цвет с зелёного на красный.
Выявленные закономерности в изменении свойств синтезированных веществ в зависимости от внешних факторов, установленные учёными из Саратова, открывают новые горизонты для создания высокоэффективных фотовольтаических устройств, использующие в основе тонкопленочные материалы. Они также позволяют по-новому взглянуть на роль и особенности поведения производных порфиринов в живой природе. Кроме того, упорядоченные слои молекул порфирина могут быть использованы в качестве готовой подложки для молекулярных наносхем.
