Решена структура молекул с редкими светопоглощающими способностями

Органические молекулы, способные взаимодействовать со светом каким-либо не самым обычным образом, имеют необычайно широкий спектр возможных применений, начиная с солнечных батарей следующего поколения и заканчивая активируемыми светом противораковыми препаратами. Одним из старейших семейств ярко окрашенных молекул является группа фталоцианинов, открытая в 1907 году и в дальнейшем нашедшая широкое применение в качестве красителей.

Исследователи из Японии и России недавно явили миру очередное подмножество этого семейства, необычные светопоглощающие способности которого могут обеспечить фталоцианинам новое применение в самых высокотехнологических областях.

Структура необычного фталоцианина молибдена. Два центральных атома металла вместо одного — зелёные, водород — белый, углерод — серый, азот — синий, кислород — красный. (Иллюстрация Atsuya Muranaka / RIKEN.)

Нагао Кобаяши из Университета Тохоку (Япония) и Евгений Лукьянец из Научно-исследовательского института органических полупродуктов и красителей (Россия) представили настолько необычное семейство фталоцианинов, что, по словам сотрудников Института физико-химических исследований RIKEN (Япония), только на определение его точной молекулярной структуры ушло десять лет.

Фталоцианины — плоские дискообразные молекулы с «дыркой» в центре, внутри которой обычно располагается атом меди или другого похожего металла. В результате образуются ярко окрашенные соединения, цвет которых лежит в спектре от зелёного до синего. Однако, как оказалось, при получении фталоцианинов с использованием в качестве исходных веществ соли молибдена или вольфрама наряду с основным продуктом образуется небольшое количество коричневого материала. Исследователи из RIKEN провели полный набор всевозможных аналитических тестов, включая рентгеноструктурный анализ, с тем чтобы узнать тайну структуры побочного продукта. Оказалось, что в руках учёных были фталоцианины, в центральной полости которых находился не один, а сразу два атома металла.

Благодаря необычному строению новый класс фталоцианинов обладает уникальными свойствами, в особенности оптическими. Так, эти вещества могут абсорбировать свет в ближней инфракрасной области, недоступной для подавляющего большинства других органических материалов.

Одной из возможных областей новых фталоцианинов могли бы стать тандемные солнечные батареи, где два рабочих вещества используются для поглощения как можно большего спектра солнечных лучей. Но прежде учёные планируют оптимизировать метод их синтеза, который пока позволяет получать их лишь в качестве примеси к основному продукту реакции.

Более подробно об этой работе можно узнать из статьи, опубликованной в Journal of the American Chemical Society.

Подготовлено по материалам Института физико-химических исследований RIKEN.