Кристаллический материал, меняющий свою структуру при освещении

Исследователи из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН создали 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.

 

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 сделало 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.