Дорогие друзья!
Наша лаборатория физической химии супрамолекулярных систем традиционно занимается мономолекулярными плёнками на границах раздела👨🔬
Основной способ получения подобных систем в наших работах - метод монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра-Блоджетт
История этой техники получения ультратонких плёнок началась в 20-х годах XX века с пионерских работ Ирвинга Ленгмюра и Кэтрин Блоджетт, посвящённых монослоям длинноцепочечных жирных кислот и спиртов на границе раздела воздух/вода🏖
Однако, начиная с 60-х годов метод Ленгмюра зарекомендовал себя как в сборке функциональных наноматериалов для сенсорики и электроники, так и в моделировании важнейших процессов в живых системах. Более того, поверхность раздела воздух/вода сыграла ключевую роль в зарождении жизни на Земле, ускоряя важнейшие химические реакции, включая фосфорилирование сахаров и полимеризацию аминокислот, которые в объёмной фазе термодинамически запрещены (ΔG > 0), но становятся возможными на поверхности (ΔG < 0).
В нашей новой рубрике #Ленгмюр_одобряет мы будем рассказывать о новейших открытиях в науке, сделанных с помощью метода монослоёв Ленгмюра, а также покажем самые замысловатые способы изучения структуры и свойств мономолекулярных плёнок на поверхности воды!
Наша лаборатория физической химии супрамолекулярных систем традиционно занимается мономолекулярными плёнками на границах раздела👨🔬
Основной способ получения подобных систем в наших работах - метод монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра-Блоджетт
История этой техники получения ультратонких плёнок началась в 20-х годах XX века с пионерских работ Ирвинга Ленгмюра и Кэтрин Блоджетт, посвящённых монослоям длинноцепочечных жирных кислот и спиртов на границе раздела воздух/вода🏖
Однако, начиная с 60-х годов метод Ленгмюра зарекомендовал себя как в сборке функциональных наноматериалов для сенсорики и электроники, так и в моделировании важнейших процессов в живых системах. Более того, поверхность раздела воздух/вода сыграла ключевую роль в зарождении жизни на Земле, ускоряя важнейшие химические реакции, включая фосфорилирование сахаров и полимеризацию аминокислот, которые в объёмной фазе термодинамически запрещены (ΔG > 0), но становятся возможными на поверхности (ΔG < 0).
В нашей новой рубрике #Ленгмюр_одобряет мы будем рассказывать о новейших открытиях в науке, сделанных с помощью метода монослоёв Ленгмюра, а также покажем самые замысловатые способы изучения структуры и свойств мономолекулярных плёнок на поверхности воды!
🔥7❤3🥰3
И первой нашу рубрику #Ленгмюр_одобряет открывает работа крупного коллектива учёных из Германии и Китая, посвящённая синтезу двумерного полимера на межфазной поверхности для органической электроники🔬
Когда мы видим в журналах Nature статью, в которой используются наши любимые ванны Ленгмюра, сердце замирает💔
Эта работа не стала исключением...
Здесь авторы использовали крайне изобретательный подход к сборке ковалентного каркаса на основе тетрафенил-порфирината меди и графдиина, перенеся реакцию сочетания Глазера из колбы на поверхность воды!
Однако с какой целью этот синтез необходимо проводить в ванне Ленгмюра? Почему не просто в стакане на поверхности раствора...
Авторы подчёркивают, что получить описываемые полимеры сочетанием по Глазеру можно только путём предорганизации ионов меди особым образом, например, с помощью стеариновой кислоты. И именно возможность формирования на поверхности воды в ванне Ленгмюра монослоёв длинноцепочечных кислот с контролируемой плотностью упаковки позволяет получать ковалентные каркасы на интерфейсе: диин-сшитый тетрафенил-порфиринат меди и графдиин.
Подход SMAIS (surfactant-monolayer-assisted interfacial synthesis), продемонстрированный авторами, может быть использован для изменения направления реакций сочетания для получения функциональных наноматериалов с заданными свойствами.
Дальнейшее перенесение сформированных полимерных сеток методом плёнок Ленгмюра-Шефера позволило определить полупроводниковые свойства нового материала, а также измерить его проводимость, которая оказалась выше, чем у ранее известных двумерных полимеров и ковалентных каркасов (SEM-изображения прекрасно исполненного устройства прикреплены к посту).
Когда мы видим в журналах Nature статью, в которой используются наши любимые ванны Ленгмюра, сердце замирает💔
Здесь авторы использовали крайне изобретательный подход к сборке ковалентного каркаса на основе тетрафенил-порфирината меди и графдиина, перенеся реакцию сочетания Глазера из колбы на поверхность воды!
Реакция сочетания Глазера, приводящая к образованию диинового линкера, катализируется ионами меди. Авторам удалось отследить протекание реакции в монслое на поверхности воды, используя поверхностно-чувствительные методы исследования: рентгеновскую дифракцию в углах скользящего падения (GIXRD) и ИК-спектроскопию поглощения при отражении (IR-RAS)
Однако с какой целью этот синтез необходимо проводить в ванне Ленгмюра? Почему не просто в стакане на поверхности раствора...
Авторы подчёркивают, что получить описываемые полимеры сочетанием по Глазеру можно только путём предорганизации ионов меди особым образом, например, с помощью стеариновой кислоты. И именно возможность формирования на поверхности воды в ванне Ленгмюра монослоёв длинноцепочечных кислот с контролируемой плотностью упаковки позволяет получать ковалентные каркасы на интерфейсе: диин-сшитый тетрафенил-порфиринат меди и графдиин.
Подход SMAIS (surfactant-monolayer-assisted interfacial synthesis), продемонстрированный авторами, может быть использован для изменения направления реакций сочетания для получения функциональных наноматериалов с заданными свойствами.
Дальнейшее перенесение сформированных полимерных сеток методом плёнок Ленгмюра-Шефера позволило определить полупроводниковые свойства нового материала, а также измерить его проводимость, которая оказалась выше, чем у ранее известных двумерных полимеров и ковалентных каркасов (SEM-изображения прекрасно исполненного устройства прикреплены к посту).
❤5🔥3🤯1
Монослои Ленгмюра — это не только изящная платформа для создания молекулярных устройств, но и универсальная модель для имитации свойств биологических мембран. Исследуя монослои Ленгмюра можно глубже разобраться в механизмах формирования мембранных нанодоменов — так называемых «липидных рафтов».
В нашей лаборатории мы также исследуем мембраноподобные системы — везикулы, а также монослои липидов и неионогенных ПАВ — и нам хорошо знакомо это загадочное явление: в мембране могут возникать участки, отличающиеся по составу и свойствам от остальной мембраны. Именно такие динамичные домены играют ключевую роль в работе клеток, например, в передаче сигналов и интеграции белков.
В работе "Molecular Picture of the Transient Nature of Lipid Rafts" авторам удалось впервые на молекулярном уровне показать, как именно формируются и разрушаются липидные рафты.
Оказалось, что липидные рафты возникают в мембране спонтанно и ведут себя как наноскопические образования с собственной динамикой. Внутри них распространяются акустические фононы: продольные волны проходят дальше по мембране, тогда как поперечные быстро затухают и создают локальный стресс. В результате рафт становится более жёстким, чем окружающая его мембрана.
Но живут такие структуры недолго — всего несколько пикосекунд. Липиды лотерально диффундируют, напряжение спадает, и рафт распадается. Затем стресс распространяется по мембране, и на другом участке вновь зарождается новый домен. Так мембрана непрерывно «дышит» на молекулярном уровне, рождая и разрушая эти кратковременные области.
Авторы также показали, что добавление небольших молекул — например, мелатонина или триптофана — значительно меняет картину. Мембрана становится более жёсткой, а рафты живут дольше. По сути, такие молекулы действуют как функциональные стабилизаторы мембранной динамики.
Самый важный вывод статьи заключается в том, что липидные рафты — вовсе не статические структуры, а транзиентные, постоянно рождающиеся и рассеивающиеся образования. Они служат каналом передачи механических сигналов внутри мембраны и дают молекулярное объяснение давно обсуждаемому феномену «force from lipid».
Эта работа помогает понять, что мембрана — это не пассивный барьер, а активный участник биофизики клетки. Она сама способна передавать напряжение, регулировать поведение белков и участвовать в сигнальных процессах. Подобные рода процессы можно исследовать и с помощью монослоёв Ленгмюра — именно поэтому #Ленгмюр_одобряет
В нашей лаборатории мы также исследуем мембраноподобные системы — везикулы, а также монослои липидов и неионогенных ПАВ — и нам хорошо знакомо это загадочное явление: в мембране могут возникать участки, отличающиеся по составу и свойствам от остальной мембраны. Именно такие динамичные домены играют ключевую роль в работе клеток, например, в передаче сигналов и интеграции белков.
В работе "Molecular Picture of the Transient Nature of Lipid Rafts" авторам удалось впервые на молекулярном уровне показать, как именно формируются и разрушаются липидные рафты.
Оказалось, что липидные рафты возникают в мембране спонтанно и ведут себя как наноскопические образования с собственной динамикой. Внутри них распространяются акустические фононы: продольные волны проходят дальше по мембране, тогда как поперечные быстро затухают и создают локальный стресс. В результате рафт становится более жёстким, чем окружающая его мембрана.
Но живут такие структуры недолго — всего несколько пикосекунд. Липиды лотерально диффундируют, напряжение спадает, и рафт распадается. Затем стресс распространяется по мембране, и на другом участке вновь зарождается новый домен. Так мембрана непрерывно «дышит» на молекулярном уровне, рождая и разрушая эти кратковременные области.
Авторы также показали, что добавление небольших молекул — например, мелатонина или триптофана — значительно меняет картину. Мембрана становится более жёсткой, а рафты живут дольше. По сути, такие молекулы действуют как функциональные стабилизаторы мембранной динамики.
Самый важный вывод статьи заключается в том, что липидные рафты — вовсе не статические структуры, а транзиентные, постоянно рождающиеся и рассеивающиеся образования. Они служат каналом передачи механических сигналов внутри мембраны и дают молекулярное объяснение давно обсуждаемому феномену «force from lipid».
Эта работа помогает понять, что мембрана — это не пассивный барьер, а активный участник биофизики клетки. Она сама способна передавать напряжение, регулировать поведение белков и участвовать в сигнальных процессах. Подобные рода процессы можно исследовать и с помощью монослоёв Ленгмюра — именно поэтому #Ленгмюр_одобряет
ACS Publications
Molecular Picture of the Transient Nature of Lipid Rafts
In biological membranes, lipid rafts are now thought to be transient and nanoscopic. However, the mechanism responsible for these nanoscopic assemblies remains poorly understood, even in the case of model membranes. As a result, it has proven extremely challenging…
❤4🔥4👍2
Дорогие друзья!
Мы начинаем серию постов #Знакомство_с_Супра_Лабой, где расскажем вам о работах нашей лаборатории!
Открывает рубрику история о многолетнем сотрудничестве заведующей лабораторией Софии Львовны Селектор и основателя нашей лаборатории Владимира Валентиновича Арсланова с Лабораторией новых физико-химических проблем — а именно с научной группой академика Юлии Германовны Горбуновой.
Исследования супрамолекулярных систем на межфазных границах на основе тетрапиррольных соединений начались в нашей лаборатории с изучения агрегативного поведения фталоцианинов и их комплексов в монослоях Ленгмюра.
Совместная работа над сэндвичевыми бис-фталоцианинатами лантанидов привела к неожиданным открытиям. Оказалось, что при формировании монослоя бис-фталоцианината церия, вследствие несимметричного локального окружения на поверхности воды, происходит внутримолекулярный перенос электрона с лиганда на металл.
В координационной химии это явление известно как редокс-изомерия (или валентная таутомерия) и ранее наблюдалось лишь для ограниченного числа соединений.
Однако все известные редокс-изомеризующиеся комплексы демонстрировали подобные превращения лишь при температурах жидкого гелия. В мономолекулярных же плёнках на поверхности воды управление таутомерным состоянием оказалось возможным с помощью механического сжатия и расширения монослоя. Этот эффект получил название ориентационно-индуцированной редокс-изомеризации в планарных системах.
Но на комплексе церия история не закончилась!
Позднее круг соединений, в которых редокс-изомеризация управлялась ориентацией молекул на поверхности воды, был расширен до бис-фталоцианинатов европия, иттербия, самария, эрбия и тулия.
Самым поразительным стало открытие стабильных на воздухе комплексов двухвалентных лантанидов, ранее считавшихся абсолютно нестабильными в таких условиях.
Особый интерес вызвала идея создания молекулярного переключателя на основе этих комплексов. Упорные поиски способов управления редокс-изомерным состоянием привели к неожиданности: излучение, вызывающее фотоионизацию металлоцентра в двухвалентном состоянии, индуцирует редокс-изомеризацию.
Впервые этот эффект был зафиксирован при регистрации XANES-спектров монослоя на синхротроне ESRF.
Наибольшим открытием стало то, что, используя мягкую фотоионизацию ультрафиолетом и красный свет для обратного превращения, можно управлять таутомерным состоянием бис-фталоцианинатов лантанидов в плёнках Ленгмюра–Блоджетт на твёрдых подложках.
Так как редокс-изомеризация сопровождается значительными изменениями оптических свойств, результаты работы позволяют говорить об открытии нового класса фотохромных соединений, в которых управление физическими характеристиками молекулы осуществляется за счёт фотоиндуцированного внутримолекулярного переноса электрона.
Все статьи, упомянутые в посте, вы можете найти в комментариях.
Приятного чтения!
Мы начинаем серию постов #Знакомство_с_Супра_Лабой, где расскажем вам о работах нашей лаборатории!
Открывает рубрику история о многолетнем сотрудничестве заведующей лабораторией Софии Львовны Селектор и основателя нашей лаборатории Владимира Валентиновича Арсланова с Лабораторией новых физико-химических проблем — а именно с научной группой академика Юлии Германовны Горбуновой.
Исследования супрамолекулярных систем на межфазных границах на основе тетрапиррольных соединений начались в нашей лаборатории с изучения агрегативного поведения фталоцианинов и их комплексов в монослоях Ленгмюра.
Совместная работа над сэндвичевыми бис-фталоцианинатами лантанидов привела к неожиданным открытиям. Оказалось, что при формировании монослоя бис-фталоцианината церия, вследствие несимметричного локального окружения на поверхности воды, происходит внутримолекулярный перенос электрона с лиганда на металл.
В координационной химии это явление известно как редокс-изомерия (или валентная таутомерия) и ранее наблюдалось лишь для ограниченного числа соединений.
Однако все известные редокс-изомеризующиеся комплексы демонстрировали подобные превращения лишь при температурах жидкого гелия. В мономолекулярных же плёнках на поверхности воды управление таутомерным состоянием оказалось возможным с помощью механического сжатия и расширения монослоя. Этот эффект получил название ориентационно-индуцированной редокс-изомеризации в планарных системах.
Но на комплексе церия история не закончилась!
Позднее круг соединений, в которых редокс-изомеризация управлялась ориентацией молекул на поверхности воды, был расширен до бис-фталоцианинатов европия, иттербия, самария, эрбия и тулия.
Самым поразительным стало открытие стабильных на воздухе комплексов двухвалентных лантанидов, ранее считавшихся абсолютно нестабильными в таких условиях.
Особый интерес вызвала идея создания молекулярного переключателя на основе этих комплексов. Упорные поиски способов управления редокс-изомерным состоянием привели к неожиданности: излучение, вызывающее фотоионизацию металлоцентра в двухвалентном состоянии, индуцирует редокс-изомеризацию.
Впервые этот эффект был зафиксирован при регистрации XANES-спектров монослоя на синхротроне ESRF.
Наибольшим открытием стало то, что, используя мягкую фотоионизацию ультрафиолетом и красный свет для обратного превращения, можно управлять таутомерным состоянием бис-фталоцианинатов лантанидов в плёнках Ленгмюра–Блоджетт на твёрдых подложках.
Так как редокс-изомеризация сопровождается значительными изменениями оптических свойств, результаты работы позволяют говорить об открытии нового класса фотохромных соединений, в которых управление физическими характеристиками молекулы осуществляется за счёт фотоиндуцированного внутримолекулярного переноса электрона.
Все статьи, упомянутые в посте, вы можете найти в комментариях.
Приятного чтения!
🔥8❤5👍3❤🔥1
#Ленгмюр_одобряет
Метод Ленгмюра давно вышел за рамки классических монослоёв из дифильных молекул и теперь он позволяет заглянуть в мир мягкой материи на уровне отдельных микро- и наночастиц 🔍
В работе «Compression of colloidal monolayers at liquid interfaces: in situ vs. ex situ investigation» исследователи из Дюссельдорфа систематически изучили поведение при сжатии на поверхности воды коллоидов различной природы: жёсткие кремниевые сферы ⚫️, мягкие микрогели поли-N-изопропилакриламида (PNIPAM) ⚪️ и частицы «жёсткое ядро — мягкая оболочка» (core-shell ◉).
Для наблюдения за структурой в реальном времени авторы использовали комплекс методов: классические изотермы сжатия, in situ флуоресцентную микроскопию и малоугловое рассеяние света (LT-SALS), интегрированное непосредственно в ванну Ленгмюра. Предложенная авторами методика LT-SALS обладает рядом преимуществ перед традиционной микроскопией 🔬: она позволяет анализировать области более 1 мм² (что соответствует статистике по десяткам тысяч частиц), не требует флуоресцентных меток или сильного контраста, менее чувствительна к вибрациям, а переходы между различными состояниями становятся очевидны непосредственно из дифракционной картины. Это делает метод перспективным для систематических исследований сборки на межфазных границах 📈
Авторы выявили ключевые различия между монослоями различных частиц. Жёсткие сферы упаковывались предсказуемо, демонстрируя единственный период решётки. В то же время мягкие системы (PNIPAM и core-shell) проявляли иное поведение: при сжатии расстояние между частицами плавно уменьшались, а дальний порядок возрастал без скачкообразных структурных изменений.
Сравнение с данными, полученными ex situ, выявило принципиальное несоответствие. Перенос монослоя мягких частиц на подложку, метод Ленгмюра-Блоджетт, инициирует мнимый «изоструктурный фазовый переход», который полностью отсутствует в исходной системе на границе воздух–вода. Этот артефакт возникает вследствие необратимых структурных перестроек, вызванных процессами сушки и «закрепления» частиц на подложке, что приводит к существенному искажению истинной организации монослоя.
Таким образом, работа убедительно показывает, что для понимания истинной структуры мягких коллоидных интерфейсов критически важны in situ методы наблюдения. Разработанный подход LT-SALS позволяет проводить такой анализ быстро и точно, открывая новые возможности в исследовании монослоёв коллоидных частиц.
✨ И вновь ванна Ленгмюра становится уникальным инструментом, позволяющим зафиксировать хрупкую иерархию ансамблей мягких коллоидных частиц — порядок, живущий лишь на поверхности воды.✨
Метод Ленгмюра давно вышел за рамки классических монослоёв из дифильных молекул и теперь он позволяет заглянуть в мир мягкой материи на уровне отдельных микро- и наночастиц 🔍
В работе «Compression of colloidal monolayers at liquid interfaces: in situ vs. ex situ investigation» исследователи из Дюссельдорфа систематически изучили поведение при сжатии на поверхности воды коллоидов различной природы: жёсткие кремниевые сферы ⚫️, мягкие микрогели поли-N-изопропилакриламида (PNIPAM) ⚪️ и частицы «жёсткое ядро — мягкая оболочка» (core-shell ◉).
Для наблюдения за структурой в реальном времени авторы использовали комплекс методов: классические изотермы сжатия, in situ флуоресцентную микроскопию и малоугловое рассеяние света (LT-SALS), интегрированное непосредственно в ванну Ленгмюра. Предложенная авторами методика LT-SALS обладает рядом преимуществ перед традиционной микроскопией 🔬: она позволяет анализировать области более 1 мм² (что соответствует статистике по десяткам тысяч частиц), не требует флуоресцентных меток или сильного контраста, менее чувствительна к вибрациям, а переходы между различными состояниями становятся очевидны непосредственно из дифракционной картины. Это делает метод перспективным для систематических исследований сборки на межфазных границах 📈
Авторы выявили ключевые различия между монослоями различных частиц. Жёсткие сферы упаковывались предсказуемо, демонстрируя единственный период решётки. В то же время мягкие системы (PNIPAM и core-shell) проявляли иное поведение: при сжатии расстояние между частицами плавно уменьшались, а дальний порядок возрастал без скачкообразных структурных изменений.
Сравнение с данными, полученными ex situ, выявило принципиальное несоответствие. Перенос монослоя мягких частиц на подложку, метод Ленгмюра-Блоджетт, инициирует мнимый «изоструктурный фазовый переход», который полностью отсутствует в исходной системе на границе воздух–вода. Этот артефакт возникает вследствие необратимых структурных перестроек, вызванных процессами сушки и «закрепления» частиц на подложке, что приводит к существенному искажению истинной организации монослоя.
Таким образом, работа убедительно показывает, что для понимания истинной структуры мягких коллоидных интерфейсов критически важны in situ методы наблюдения. Разработанный подход LT-SALS позволяет проводить такой анализ быстро и точно, открывая новые возможности в исследовании монослоёв коллоидных частиц.
✨ И вновь ванна Ленгмюра становится уникальным инструментом, позволяющим зафиксировать хрупкую иерархию ансамблей мягких коллоидных частиц — порядок, живущий лишь на поверхности воды.✨
🔥12👍3❤2
С момента появления супрамолекулярной химии ванна Ленгмюра стала одной из ключевых платформ, где самые яркие и смелые идеи обретают форму👨🔬
На межфазной поверхности молекулярные машины перестают быть просто лабораторными игрушками тонкого органического синтеза, они превращаются в функциональные системы, способные работать, двигаться и откликаться на внешние сигналы🌊⚙️
В обзоре «Molecular machines working at interfaces: physics, chemistry, evolution and nanoarchitectonics» показано, как концепция наноархитектоники объединяет достижения нанотехнологии, органического синтеза и биомиметики, открывая путь к созданию молекулярных машин, способных работать прямо на границах фаз✨
⚙️ От нанотехнологии к наноархитектонике
Если нанотехнология научила нас видеть атомы и управлять ими, то наноархитектоника поднимает эту идею на новый уровень, сочетая принципы самоорганизации, химического синтеза и физического контроля. Метод монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра-Блоджетт - это важный подход "мягкой" наноархитектоники для конструирования функциональных материалов на нанометровом масштабе
💧 Жидкие интерфейсы в наноархитектонике становятся динамической средой для молекулярных машин.
Переход на границу воздух–вода открывает новый тип активности — гибкий, обратимый и кооперативный.
Дифильные молекулы в монослое откликаются на механические воздействия: сжатие или расширение изменяет их конформацию и функциональные свойства:
• Стероидные циклофаны на границе воздух–вода избирательно захватывают и отпускают флуоресцентных "гостей" при изменении поверхностного давления.
• Фотоизомеризующиеся дифилы превращают световую энергию в управляемое механическое движение.
• Молекулярные шестерёнки на металлических подложках демонстрируют согласованное вращение — прообраз будущих наномеханических систем.
Так рождается концепция «hand-operating nanotechnology» — когда наномир подчиняется движению руки ✋
🧠 Твёрдые интерфейсы становятся платформами для устройств молекулярной электроники с управляемым движением компонентов на поверхности.
На твёрдых поверхностях реализуются наномеханические системы, где отдельные молекулы могут вращаться, переключаться и двигаться как элементы миниатюрного механизма.
Созданы молекулярные роторы, редокс-помпы и даже наномобили с фуллереновыми колёсами 🏎️.
Методы зондовой микроскопии — STM и AFM — позволяют не просто наблюдать, но и управлять их движением с атомарной точностью 🔬
Авторы подчёркивают: интерфейс — это не просто граница раздела, а активная среда для самоорганизации
Наноархитектоника превращает поверхность — будь то воды или металла — в лабораторию живой материи, где молекулы взаимодействуют и работают согласованно!
В обзоре собраны самые эффектные и вдохновляющие примеры того, как супрамолекулярная химия и физикохимия поверхности, сливаясь в едином порыве, приводят к новым открытиям на острие науки, и именно поэтому #Ленгмюр_одобряет.
На межфазной поверхности молекулярные машины перестают быть просто лабораторными игрушками тонкого органического синтеза, они превращаются в функциональные системы, способные работать, двигаться и откликаться на внешние сигналы🌊⚙️
В обзоре «Molecular machines working at interfaces: physics, chemistry, evolution and nanoarchitectonics» показано, как концепция наноархитектоники объединяет достижения нанотехнологии, органического синтеза и биомиметики, открывая путь к созданию молекулярных машин, способных работать прямо на границах фаз✨
⚙️ От нанотехнологии к наноархитектонике
Если нанотехнология научила нас видеть атомы и управлять ими, то наноархитектоника поднимает эту идею на новый уровень, сочетая принципы самоорганизации, химического синтеза и физического контроля. Метод монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра-Блоджетт - это важный подход "мягкой" наноархитектоники для конструирования функциональных материалов на нанометровом масштабе
💧 Жидкие интерфейсы в наноархитектонике становятся динамической средой для молекулярных машин.
Переход на границу воздух–вода открывает новый тип активности — гибкий, обратимый и кооперативный.
Дифильные молекулы в монослое откликаются на механические воздействия: сжатие или расширение изменяет их конформацию и функциональные свойства:
• Стероидные циклофаны на границе воздух–вода избирательно захватывают и отпускают флуоресцентных "гостей" при изменении поверхностного давления.
• Фотоизомеризующиеся дифилы превращают световую энергию в управляемое механическое движение.
• Молекулярные шестерёнки на металлических подложках демонстрируют согласованное вращение — прообраз будущих наномеханических систем.
Так рождается концепция «hand-operating nanotechnology» — когда наномир подчиняется движению руки ✋
🧠 Твёрдые интерфейсы становятся платформами для устройств молекулярной электроники с управляемым движением компонентов на поверхности.
На твёрдых поверхностях реализуются наномеханические системы, где отдельные молекулы могут вращаться, переключаться и двигаться как элементы миниатюрного механизма.
Созданы молекулярные роторы, редокс-помпы и даже наномобили с фуллереновыми колёсами 🏎️.
Методы зондовой микроскопии — STM и AFM — позволяют не просто наблюдать, но и управлять их движением с атомарной точностью 🔬
Авторы подчёркивают: интерфейс — это не просто граница раздела, а активная среда для самоорганизации
Наноархитектоника превращает поверхность — будь то воды или металла — в лабораторию живой материи, где молекулы взаимодействуют и работают согласованно!
В обзоре собраны самые эффектные и вдохновляющие примеры того, как супрамолекулярная химия и физикохимия поверхности, сливаясь в едином порыве, приводят к новым открытиям на острие науки, и именно поэтому #Ленгмюр_одобряет.
🔥10❤3👍2👏1
#Знакомство_с_Супра_Лабой
Дорогие друзья!
Наша лаборатория участвует в инфраструктурном гранте РНФ №23-73-00122, выполняемом совместно с Курчатовским институтом. В рамках этого гранта у нас есть уникальная возможность работы на синхротроне - ярком источнике рентгеновского излучения. Мы работаем на станции "Ленгмюр", где есть возможность применить рентгеновские методы исследования к мономолекулярным плёнкам на границе воздух/вода. Эти методики нам безумно интересны, потому что они позволюят детально изучить структуру материи в двумерном состоянии!
Скоро мы снова пойдем работать под синхротронным пучком, а пока...
Вчера на Курчатовском форуме "Исследования с применением синхротронного излучения, нейтронов и электронов" нашу лабораторию представил Андрей Аракчеев с докладом Самосборка координационного полимера на основе тетрапиррольных комплексов никеля(II) и рутения(II).
В секции Биологические системы, полимеры, вещество в мягком конденсированном состоянии прозвучали доклады, посвящённые изучению структуры и свойств дисперсий, полимерных систем и монослоёв Ленгмюра. Изучение мономолекулярных плёнок на основе полимеров, дендримеров и тетрапирролов на границах раздела с использованием рентгеновских методов стало предметов бурного обсуждения на секции форума
Дорогие друзья!
Наша лаборатория участвует в инфраструктурном гранте РНФ №23-73-00122, выполняемом совместно с Курчатовским институтом. В рамках этого гранта у нас есть уникальная возможность работы на синхротроне - ярком источнике рентгеновского излучения. Мы работаем на станции "Ленгмюр", где есть возможность применить рентгеновские методы исследования к мономолекулярным плёнкам на границе воздух/вода. Эти методики нам безумно интересны, потому что они позволюят детально изучить структуру материи в двумерном состоянии!
Скоро мы снова пойдем работать под синхротронным пучком, а пока...
Вчера на Курчатовском форуме "Исследования с применением синхротронного излучения, нейтронов и электронов" нашу лабораторию представил Андрей Аракчеев с докладом Самосборка координационного полимера на основе тетрапиррольных комплексов никеля(II) и рутения(II).
В секции Биологические системы, полимеры, вещество в мягком конденсированном состоянии прозвучали доклады, посвящённые изучению структуры и свойств дисперсий, полимерных систем и монослоёв Ленгмюра. Изучение мономолекулярных плёнок на основе полимеров, дендримеров и тетрапирролов на границах раздела с использованием рентгеновских методов стало предметов бурного обсуждения на секции форума
🔥9❤3👍2🥰1💅1
Forwarded from ИФХЭ РАН
🚨🆕 Учёные #ИФХЭ РАН совместно с коллегами из РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИОНХ РАН и ИНЭОС РАН впервые продемонстрировали возможность использования УФ излучения и красного света для управления редокс-изомерными состояниями в комплексах европия и самария с фталоцианинамм
ℹ️ Процесс внутримолекулярного переноса электрона называется
🥪Молекула бис-фталоцианината европия или самария напоминает «сэндвич»: между двумя плоскими «палубами» органических лигандов находится атом металла (в данном случае европия или самария). Если молекула бис-фталоцианината растворена в органическом растворителе, её металлоцентр находится в своей высшей степени окисления (+3). При формировании монослоя на поверхности воды электрон переходит с лиганда на металлоцентр. При этом степень окисления металлоцентра изменяется до +2.
⚡️Облучение монослоя бис-фталоцианината самария или европия УФ светом (250–400 нм) приводит к возбуждению внешних электронных оболочек катиона лантанида, в результате чего электрон с металлоцентра переходит на лиганд, а атом металла изменяет степень окисления до +3. С течением времени постепенно происходит обратный переход. Удивительно, что этот процесс можно ускорить с помощью облучения красным светом и быстро восстановить металлоцентр до степени окисления +2.
☝🏻Ключевой задачей стало воспроизведение этого уникального эффекта в плёнке на твёрдой подложке. На следующем этапе исследователям удалось подобрать параметры переноса монослоя на твёрдые подложки с помощью метода Ленгмюра-Блоджетт так, чтобы в получаемой плёнке сохранялось новое
Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Colloid and Interface Science, 700 (2025), 138470.
🔗 Подробнее на нашем сайте и в Telegram-канале лаборатории физической химии супрамолекулярных соединений #ИФХЭ РАН.
#ИФХЭ новости
ℹ️ Процесс внутримолекулярного переноса электрона называется
редокс-изомеризацией. У молекул при переходе из одного редокс-изомерного состояния в другое существенно изменяются оптические свойства, магнитная восприимчивость и электропроводность. Причиной редокс-изомеризации может быть изменение давления, температуры или локального окружения, в котором находятся молекулы.🥪Молекула бис-фталоцианината европия или самария напоминает «сэндвич»: между двумя плоскими «палубами» органических лигандов находится атом металла (в данном случае европия или самария). Если молекула бис-фталоцианината растворена в органическом растворителе, её металлоцентр находится в своей высшей степени окисления (+3). При формировании монослоя на поверхности воды электрон переходит с лиганда на металлоцентр. При этом степень окисления металлоцентра изменяется до +2.
Редокс-изомеризация при формировании монослоя объясняется тем, что в монослое одна фталоцианиновая «палуба» находится на воздухе, а вторая в воде, и эта разница в локальном окружении фталоцианинов приводит к внутримолекулярному переносу электрона.⚡️Облучение монослоя бис-фталоцианината самария или европия УФ светом (250–400 нм) приводит к возбуждению внешних электронных оболочек катиона лантанида, в результате чего электрон с металлоцентра переходит на лиганд, а атом металла изменяет степень окисления до +3. С течением времени постепенно происходит обратный переход. Удивительно, что этот процесс можно ускорить с помощью облучения красным светом и быстро восстановить металлоцентр до степени окисления +2.
💬 « Нами обнаружен новый класс фотохромных соединений, которые под действием облучения меняют свои оптические характеристики. У большинства фотохромных соединений облучение индуцирует структурную перестройку молекулы, что приводит к изменению её цвета. Планарные ансамбли бис-фталоцианинатов европия и самария демонстрируют такие же оптические переключения, как всем известные фотохромные соединения, но у них изменение цвета обусловлено переходом электрона с металлоцентра к лиганду и обратно», — рассказал ключевой автор работы, инженер-исследователь лаборатории физической химии супрамолекулярных соединений #ИФХЭ РАН Андрей Аракчеев.
☝🏻Ключевой задачей стало воспроизведение этого уникального эффекта в плёнке на твёрдой подложке. На следующем этапе исследователям удалось подобрать параметры переноса монослоя на твёрдые подложки с помощью метода Ленгмюра-Блоджетт так, чтобы в получаемой плёнке сохранялось новое
редокс-изомерное состояние комплексов (металлоцентр в степени окисления +2). Оказалось, что в плёнках на твёрдой подложке так же, как и в монослоях на границе вода/воздух, реализуются фотохромные редокс-изомерные превращения.Работа опубликована в журнале 📕 Journal of Colloid and Interface Science, 700 (2025), 138470.
🔗 Подробнее на нашем сайте и в Telegram-канале лаборатории физической химии супрамолекулярных соединений #ИФХЭ РАН.
#ИФХЭ новости
phyche.ac.ru
Новый класс фотохромных соединений приближает эру молекулярной электроники
Учёные ИФХЭ РАН с коллегами из РХТУ им. Д.И. Менделеева, ИОНХ РАН и ИНЭОС РАН впервые продемонстрировали возможность использования ультрафиолетового и...
🔥7❤4👍2
На этой неделе наша Лаборатория приняла участие в VII Школе-конференции для молодых учёных «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы»,
которая прошла в Казани, в Институте органической и физической химии им. А. Е. Арбузова.
Аспиранты нашей Лаборатории, Аракчеев Андрей Владимирович и Крылов Даниил Игоревич, представили результаты своих исследований и поделились опытом с коллегами из Казани, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга и других научных центров России.
Конференция стала отличной площадкой для обсуждения современных направлений супрамолекулярной химии: от тонкого органического синтеза до исследований коллективных свойств молекулярных ансамблей.
Мы особенно благодарны оргкомитету конференции, коллективу лаборатории Высокоорганизованных сред ИОФХ им. А.Е. Арбузова, за организацию конференции, высокую оценку наших докладов и тёплую атмосферу научного общения 🔬
Такие встречи напоминают, что химия — это не только теория и эксперимент, но и живой диалог, объединяющий учёных разных поколений и направлений 💧
которая прошла в Казани, в Институте органической и физической химии им. А. Е. Арбузова.
Аспиранты нашей Лаборатории, Аракчеев Андрей Владимирович и Крылов Даниил Игоревич, представили результаты своих исследований и поделились опытом с коллегами из Казани, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга и других научных центров России.
Конференция стала отличной площадкой для обсуждения современных направлений супрамолекулярной химии: от тонкого органического синтеза до исследований коллективных свойств молекулярных ансамблей.
Мы особенно благодарны оргкомитету конференции, коллективу лаборатории Высокоорганизованных сред ИОФХ им. А.Е. Арбузова, за организацию конференции, высокую оценку наших докладов и тёплую атмосферу научного общения 🔬
Такие встречи напоминают, что химия — это не только теория и эксперимент, но и живой диалог, объединяющий учёных разных поколений и направлений 💧
❤🔥10❤4👍3
#Ленгмюр_одобряет
Холестериновые производные в монослоях Ленгмюра традиционно используют как важный элемент модельных мембран, однако в работе коллег из Китая они выступают уже не как вспомогательные структурные компоненты, а как молекулы, способные управлять организацией и свойствами плёнок. Производные CCA и CCH (структуры на картинке) формируют устойчивые моно- и многослойные плёнки Ленгмюра–Блоджетт, которые задают красителям строго определённый порядок и позволяют проследить, как межфазная предорганизация влияет на их оптические и фотоэлектрические свойства.🧪➡️🎛
Изотермы сжатия и AFM-профили 📊🔬 показывают, что стероидный каркас задаёт паттерн включения красителя в плёнку: вместо равномерного распределения формируются компактные доменные участки, структура которых определяется взаимодействием красителя с ароматическими фрагментами холестериновых производных. 🧩
💡📈 Интересно, что рамановский сигнал красителей в этих плёнках усиливается, хотя никаких металлических наночастиц с поверхностными плазмонами в системах нет. Усиление связывают с особенностями межфазного окружения, а именно фиксированной ориентацией молекул, плотной упаковкой и π–π взаимодействием с ароматическими фрагментами холестериновых производных. Это редкий и показательный пример «неплазмонного» усиления Рамана, возникающего благодаря организации молекул в плёнке и характеру интерфейса.
⚡️ Многослойные плёнки на ITO-подложке демонстрируют стабильный фотоэлектрический отклик, и его величина существенно зависит от того, какой краситель включён в структуру. Такая чувствительность к составу обусловлена упорядоченной межфазной сборкой: в плёнке красители находятся в фиксированном окружении, что отражается на переносе заряда и устойчивости фототока. Эти результаты показывают, что производные холестерина могут использоваться не только как элементы модельных мембран, но и как основа органических устройств, свойства которых задаются межфазной организацией и характером взаимодействия с красителями.
Холестериновые производные в монослоях Ленгмюра традиционно используют как важный элемент модельных мембран, однако в работе коллег из Китая они выступают уже не как вспомогательные структурные компоненты, а как молекулы, способные управлять организацией и свойствами плёнок. Производные CCA и CCH (структуры на картинке) формируют устойчивые моно- и многослойные плёнки Ленгмюра–Блоджетт, которые задают красителям строго определённый порядок и позволяют проследить, как межфазная предорганизация влияет на их оптические и фотоэлектрические свойства.🧪➡️🎛
Изотермы сжатия и AFM-профили 📊🔬 показывают, что стероидный каркас задаёт паттерн включения красителя в плёнку: вместо равномерного распределения формируются компактные доменные участки, структура которых определяется взаимодействием красителя с ароматическими фрагментами холестериновых производных. 🧩
💡📈 Интересно, что рамановский сигнал красителей в этих плёнках усиливается, хотя никаких металлических наночастиц с поверхностными плазмонами в системах нет. Усиление связывают с особенностями межфазного окружения, а именно фиксированной ориентацией молекул, плотной упаковкой и π–π взаимодействием с ароматическими фрагментами холестериновых производных. Это редкий и показательный пример «неплазмонного» усиления Рамана, возникающего благодаря организации молекул в плёнке и характеру интерфейса.
⚡️ Многослойные плёнки на ITO-подложке демонстрируют стабильный фотоэлектрический отклик, и его величина существенно зависит от того, какой краситель включён в структуру. Такая чувствительность к составу обусловлена упорядоченной межфазной сборкой: в плёнке красители находятся в фиксированном окружении, что отражается на переносе заряда и устойчивости фототока. Эти результаты показывают, что производные холестерина могут использоваться не только как элементы модельных мембран, но и как основа органических устройств, свойства которых задаются межфазной организацией и характером взаимодействия с красителями.
🔥6❤4⚡2
На этой неделе мы продолжаем работу по гранту РНФ на Курчатовском синхротроне на станции «Ленгмюр».
А это значит, что самое время показать вам одно удивительное явление в монослоях Ленгмюра, открытие которого стало возможным благодаря синхротронному излучению.
Известно, что различные поверхностно-активные вещества и полимеры на поверхности воды при сильном сжатии могут образовывать многослойные структуры. Этот эффект чаще всего проявляется в области коллапса монослоя. Зафиксировать появление многослойной плёнки можно с помощью рентгеновской рефлектометрии и дифракции в углах скользящего падения.
Команда учёных из Франции и Швеции обнаружила характерные для трёхмерных агрегатов рефлексы на дифрактограмме монослоя насыщенных жирных кислот. Однако детальный анализ показал, что плёнка остаётся мономолекулярной...
Исследуя карты малоуглового рассеяния (GISAXS), авторы пришли к выводу, что интерпретация данных связана с искривлением межфазной поверхности за счёт образования куполообразных нанодоменов!
В работе сравнивались насыщенные жирные кислоты с разветвлением углеводородного хвоста и без него. Действительно, при использовании молекул с конусообразной формой можно ожидать возникновение неплоских структур. Но наиболее неожиданным стал тот факт, что даже при плотной упаковке монослой не образует дополнительного слоя, а именно изгибает интерфейс!
Особенно выразительные результаты были получены в широкоугольной области при использовании классической дифракции в скользящих углах (GIXRD). Если неразветвлённые кислоты дают симметричный пик, отражающий гексагональную упаковку молекул и перпендикулярную ориентацию хвостов, то разветвлённые молекулы формируют искривлённый рефлекс. Такая дифракционная картина указывает на распределение углов наклона хвостов в плоскости монослоя — именно так ведут себя молекулы в куполообразных нанодоменах!
Отдельно стоит сказать, что в детальном анализе искривлённых рефлексов в GID преуспели наши коллеги из Курчатовского института. Они наблюдали аналогичные явления в монослоях арахиновой кислоты и дополнили эксперимент теоретическим описанием.
Подобные эффекты важны для управляемой организации молекул и предсказания свойств наноматериалов, формируемых методами монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра–Блоджетт.
Структурные измерения таких систем должны сопровождаться теоретическим анализом, а такое точно #Ленгмюр_одобряет.
А это значит, что самое время показать вам одно удивительное явление в монослоях Ленгмюра, открытие которого стало возможным благодаря синхротронному излучению.
Известно, что различные поверхностно-активные вещества и полимеры на поверхности воды при сильном сжатии могут образовывать многослойные структуры. Этот эффект чаще всего проявляется в области коллапса монослоя. Зафиксировать появление многослойной плёнки можно с помощью рентгеновской рефлектометрии и дифракции в углах скользящего падения.
Команда учёных из Франции и Швеции обнаружила характерные для трёхмерных агрегатов рефлексы на дифрактограмме монослоя насыщенных жирных кислот. Однако детальный анализ показал, что плёнка остаётся мономолекулярной...
Исследуя карты малоуглового рассеяния (GISAXS), авторы пришли к выводу, что интерпретация данных связана с искривлением межфазной поверхности за счёт образования куполообразных нанодоменов!
В работе сравнивались насыщенные жирные кислоты с разветвлением углеводородного хвоста и без него. Действительно, при использовании молекул с конусообразной формой можно ожидать возникновение неплоских структур. Но наиболее неожиданным стал тот факт, что даже при плотной упаковке монослой не образует дополнительного слоя, а именно изгибает интерфейс!
Особенно выразительные результаты были получены в широкоугольной области при использовании классической дифракции в скользящих углах (GIXRD). Если неразветвлённые кислоты дают симметричный пик, отражающий гексагональную упаковку молекул и перпендикулярную ориентацию хвостов, то разветвлённые молекулы формируют искривлённый рефлекс. Такая дифракционная картина указывает на распределение углов наклона хвостов в плоскости монослоя — именно так ведут себя молекулы в куполообразных нанодоменах!
Отдельно стоит сказать, что в детальном анализе искривлённых рефлексов в GID преуспели наши коллеги из Курчатовского института. Они наблюдали аналогичные явления в монослоях арахиновой кислоты и дополнили эксперимент теоретическим описанием.
Подобные эффекты важны для управляемой организации молекул и предсказания свойств наноматериалов, формируемых методами монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра–Блоджетт.
Структурные измерения таких систем должны сопровождаться теоретическим анализом, а такое точно #Ленгмюр_одобряет.
🔥8❤3🥰3👍2🏆1
#Ленгмюр_одобряет
🌊 Граница раздела воздух–вода — одна из наиболее распространённых и одновременно значимых межфазных систем в химии конденсированного состояния. Она присутствует в атмосферных аэрозолях, микрокаплях, тонких жидких плёнках и в нашей любимой ванне Ленгмюра. Исследования последних лет показывают, что химические процессы, протекающие на таких интерфейсах, определяются сочетанием нескольких факторов: высоким межфазным электрическим полем, специфической ориентацией молекул на поверхности, неполной сольватацией реагентов и особенностями локальной кислотно-основной среды. Всё это создаёт условия, в которых межфазные реакции могут идти иначе, чем в объемном растворе, — прежде всего вследствие того, что интерфейс обладает собственной структурой и своими правилами организации молекул!
В недавней работе Martins-Costa и Ruiz-López (JACS, 2023) предпринята попытка дать фундаментальное объяснение механизмов повышенной реакционной способности на межфазной границе. Хотя электростатические эффекты⚡️, возникающие из-за нарушения водородно-связанной сетки на поверхности воды, давно рассматриваются как один из возможных факторов межфазного катализа, их точная роль остаётся непонятной. Авторы стремятся выяснить, как именно электростатический отклик растворителя и особенности частичной сольватации влияют на реакционное поведение молекул вблизи границы воздух–вода. Исследование основано на QM/MM-молекулярной динамике и использует OH-радикал как модельный реагент — как ввиду его важности в атмосферной химии, так и из-за его высокой чувствительности к структуре локального окружения и водородным связям.
Полученные результаты показывают, что среднее локальное электрическое поле, создаваемое водой на интерфейсе, лишь незначительно отличается от поля в объёме и само по себе не объясняет ускорения межфазных реакций. Ключевым фактором оказываются резкие колебания электростатического потенциала, которые возникают, когда OH-радикал находится в непосредственной близости от границы раздела и его окружение непрерывно перестраивается. В этой зоне постоянно меняется число ближайших молекул воды, характер водородных связей и ориентация диполей, что приводит к ощутимым скачкам потенциала. Эти колебания напрямую отражаются на энергии неспаренного электрона радикала: распределение его значений на интерфейсе становится двугорбым (рисунок прикреплен к посту ), а разница между двумя наиболее вероятными состояниями достигает около 0.6 эВ — величины, сопоставимой с энергией нескольких водородных связей. Такая чувствительность электронного состояния к локальной структуре окружения может существенно повышать реакционную способность радикала на поверхности.
🔬В качестве иллюстрации роли электрических полей авторы приводят хорошо изученный пример реакции Дильса—Альдера, для которой известно, что ориентированное внешнее поле способно значительно снижать энергетический барьер. Такой пример подчёркивает общий принцип: электростатические воздействия могут существенно влиять на ход химических процессов. На этом фоне результаты работы показывают, что на поверхности воды аналогичный эффект возникает естественным образом — не из-за внешнего поля, а вследствие внутренних флуктуаций структуры интерфейса, которые способны заметно менять реакционную способность молекул.
💡Полученные результаты открывают перспективы для более тонкого управления реакциями в тонких плёнках, микрокаплях и других водных интерфейсах. Понимание того, как электростатические флуктуации на границе вода–воздух влияют на реакционную способность молекул, может оказаться особенно важным для процессов переноса заряда и редокс-реакций, а также для развития межфазных подходов в органическом синтезе.
🌊 Граница раздела воздух–вода — одна из наиболее распространённых и одновременно значимых межфазных систем в химии конденсированного состояния. Она присутствует в атмосферных аэрозолях, микрокаплях, тонких жидких плёнках и в нашей любимой ванне Ленгмюра. Исследования последних лет показывают, что химические процессы, протекающие на таких интерфейсах, определяются сочетанием нескольких факторов: высоким межфазным электрическим полем, специфической ориентацией молекул на поверхности, неполной сольватацией реагентов и особенностями локальной кислотно-основной среды. Всё это создаёт условия, в которых межфазные реакции могут идти иначе, чем в объемном растворе, — прежде всего вследствие того, что интерфейс обладает собственной структурой и своими правилами организации молекул!
В недавней работе Martins-Costa и Ruiz-López (JACS, 2023) предпринята попытка дать фундаментальное объяснение механизмов повышенной реакционной способности на межфазной границе. Хотя электростатические эффекты⚡️, возникающие из-за нарушения водородно-связанной сетки на поверхности воды, давно рассматриваются как один из возможных факторов межфазного катализа, их точная роль остаётся непонятной. Авторы стремятся выяснить, как именно электростатический отклик растворителя и особенности частичной сольватации влияют на реакционное поведение молекул вблизи границы воздух–вода. Исследование основано на QM/MM-молекулярной динамике и использует OH-радикал как модельный реагент — как ввиду его важности в атмосферной химии, так и из-за его высокой чувствительности к структуре локального окружения и водородным связям.
Полученные результаты показывают, что среднее локальное электрическое поле, создаваемое водой на интерфейсе, лишь незначительно отличается от поля в объёме и само по себе не объясняет ускорения межфазных реакций. Ключевым фактором оказываются резкие колебания электростатического потенциала, которые возникают, когда OH-радикал находится в непосредственной близости от границы раздела и его окружение непрерывно перестраивается. В этой зоне постоянно меняется число ближайших молекул воды, характер водородных связей и ориентация диполей, что приводит к ощутимым скачкам потенциала. Эти колебания напрямую отражаются на энергии неспаренного электрона радикала: распределение его значений на интерфейсе становится двугорбым (
🔬В качестве иллюстрации роли электрических полей авторы приводят хорошо изученный пример реакции Дильса—Альдера, для которой известно, что ориентированное внешнее поле способно значительно снижать энергетический барьер. Такой пример подчёркивает общий принцип: электростатические воздействия могут существенно влиять на ход химических процессов. На этом фоне результаты работы показывают, что на поверхности воды аналогичный эффект возникает естественным образом — не из-за внешнего поля, а вследствие внутренних флуктуаций структуры интерфейса, которые способны заметно менять реакционную способность молекул.
💡Полученные результаты открывают перспективы для более тонкого управления реакциями в тонких плёнках, микрокаплях и других водных интерфейсах. Понимание того, как электростатические флуктуации на границе вода–воздух влияют на реакционную способность молекул, может оказаться особенно важным для процессов переноса заряда и редокс-реакций, а также для развития межфазных подходов в органическом синтезе.
❤8👍6