Innowacyjne nanomateriały do zaawansowanych zastosowań
W ostatnim czasie udowodniono, że materiały, w których wykorzystano struktury molekularne wyróżniają się wyjątkowo bogatymi właściwościami z zakresu chemii supramolekularnej. Porowate kratownice odznaczają się wyjątkowo selektywnymi właściwościami typu gość-gospodarz, do których należą odwracalna wymiana jonowa, kataliza heterogeniczna oraz zatrzymywanie i separacja gazów. Materiały cząsteczkowe służące jako czujniki można generować poprzez dalsze wykorzystanie porowatej struktury kompleksów metaliczno-organicznych w połączeniu z centrami zmiany spinu. Miejsca zmiany spinu można aktywować, dezaktywować lub zmieniać poprzez obecność, nieobecność lub wymianę cząsteczek rozpuszczalnika pełniącego rolę gościa. Światło jest jednym z najbardziej obiecujących sposobów na kierowanie właściwościami fizycznymi materiałów organicznych i nieorganicznych oraz ich kontrolowanie w sposób odwracalny. W przypadku materiałów z możliwością zmiany spinu można zaobserwować wzbudzane światłem przechodzenie od stanu niskiego spinu do metastabilnego stanu wysokiego spinu. Celem projektu "Materiały nanoporowe i klastry supramolekularne w przełącznikach aktywowanych światłem" (Light Induced Switch) było zaprojektowanie i zbadanie właściwości nowych materiałów, posiadających wbudowane przełączniki aktywowane światłem w postaci centrów zmiany spinu (związków żelaza(II)) znajdujących zastosowanie w charakterze przełączników optycznych oraz urządzeń pamięci. W ramach projektu zbadano właściwości tych materiałów w kontekście zmiany spinu aktywowanej światłem i temperaturą po zmniejszeniu rozmiaru cząsteczki ze skali makroskopowej, do mikroskopowej, a następnie nanoskali. Wyniki dowodzą, że wraz ze zmniejszaniem rozmiaru cząsteczki zmiana spinu staje się bardziej stopniowa i niecałkowita, a temperatura przejścia (T½) zmniejsza się. Są to pierwsze wyniki badań magnetycznych nad nanocząsteczkowymi systemami zmiany spinu aktywowanymi światłem i dowodzą one, że fotokonwersja ze stanu niskiego spinu do metastabilnego stanu wysokiego spinu jest możliwa nawet w nanoskali.Co więcej, zmniejszenie rozmiarów cząsteczki zdawało się wywierać niewielki skutek na temperaturę, w której zapisane dane fotomagnetyczne były usuwane. Oznaczało to, że o aktywowanych światłem właściwościach zmiany spinu decyduje bezpośrednio środowisko koordynacji metalu w skali cząsteczkowej. W ramach projektu zrealizowano pierwsze szczegółowe badania nad tymi innowacyjnymi materiałami nanoporowymi oraz z właściwością zmiany spinu w kontekście zastosowań związanych z aktywowanymi światłem przełącznikami w nanoskali. Nawet najmniejszy postęp w dziedzinie tych materiałów może otworzyć istotne nowe możliwości w zastosowaniach związanych ze środowiskiem, gospodarką, zdrowiem publicznym i/lub bezpieczeństwem publicznym.
