Piędzio Mateusz

Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Oddziaływań Międzymolekularnych

Wpływ wysokiego ciśnienia na właściwości strukturalne i spektroskopowe solwatomorfów kompleksu 1,6-difluoro-5,10-bis(8-oksyhinolino)-5,10-dihydroborantracenu

Mateusz Piędzio

Promotor: dr Katarzyna N. Jarzembska
Opiekun: dr inż. Radosław Kamiński

Celem mojej pracy magisterskiej było sprawdzenie wpływu wysokiego ciśnienia na właściwości strukturalne oraz spektroskopowe nowej klasy związków luminescencyjnych opartych na kompleksach boru. W tym celu, do badań wybrałem należący do tej grupy układów 1,6-difluoro-5,10-bis(8-oksyhinolino)-5,10-dihydroborantracen. Związek ten, jako że posiada właściwości luminescencyjne i po wzbudzeniu emituje światło o długości fali w zakresie zielonym, może być wykorzystany w konstrukcji diod luminescencyjnych.[1] W zależności od warunków, jego krystalizacja prowadzi do różnych form poli- lub solwatomorficznych. W jednej z nich cząsteczki przyjmują zgiętą konformację w krysztale (Rys. 1a), natomiast, gdy do struktury kryształu wbudowuje się rozpuszczalnik, centralny fragment cząsteczki pozostaje płaski (Rys. 1b). W zależności od użytego rozpuszczalnika wykrystalizowałem różne solwatomorfy badanego związku. Po otrzymaniu form krystalicznych z obydwiema wymienionymi konformacjami molekuły, przeprowadziłem badania nad zmianami strukturalnymi w krysztale w zależności od ciśnienia z użyciem metod rentgenograficznych na synchrotronie ESRF (ang. European Synchrotron Radiation Facility) we Francji. Do uzyskania wysokiego ciśnienia zastosowana została membranowa komora diamentowa. Badania nad każdą z form zostały zapoczątkowane od ciśnienia atmosferycznego, następnie ciśnienie systematycznie zwiększano do około 0,5-1,0 GPa. Dla formy zgiętej maksymalne ciśnienie hydrostatyczne wywierane na kryształ, jakie udało mi się osiągnąć wyniosło ok. 19,5 GPa, natomiast dla formy niezgiętej ok. 13,5 GPa. Z uzyskanych danych wynika, że dla formy zgiętej przy ciśnieniu ok. 6 GPa następuje przejście fazowe, zaś dla formy płaskiej przejście fazowe zachodzi przy ciśnieniu około 2 GPa. Struktury zarówno przed i po przejściu fazowym scharakteryzowałem metodami analizy strukturalnej. Dodatkowo zbadałem właściwości spektroskopowe, w tym luminescencyjne, obydwu form, zarówno w roztworze, jak i w ciele stałym. Dane eksperymentalne porównałem z obliczeniami TD-DFT (ang. time-dependent density functional theory) w programie GAUSSIAN. Całość uzupełniłem obliczeniami energetykę sieci krystalicznych przeprowadzonymi za pomocą pakietu CRYSTAL.

a) b)

Rys.1. 1,6-difluoro-5,10-bis(8-oksyhinolino)-5,10-dihydroborantracen: (a) forma zgięta, (b) forma płaska.

Literatura:
[1] K. Durka et al., J. Mater. Chem. C. 2015, 3, 1354.

Eksperymenty pod wysokim ciśnieniem zostały wykonane na linii ID15B w ośrodku synchtoronowym ESRF (Grenoble, Francja) w ramach projektu nr CH-4903. Obliczenia kwantowo-mechaniczne wykonano w użyciem infrastruktury Wrocławskiego Centrum Sieciowo-Superkoputerowego (Wrocław, Polska) w ramach grantu obliczeniowego nr 285. Część pracy została zrealizowana w ramach grantu SONATA (2014/15/D/ST4/02856) przyznanego przez Narodowe Centrum Nauki (Kraków, Polska). Ponadto praca została częściowo zrealizowana w Pracowni Biopolimerów Zakładu Biofizyki (Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski, Warszawa, Polska) z wykorzystaniem dyfraktometru monokrystalicznego SuperNova firmy Rigaku Oxford Diffraction (poprzednio Agilent Technologies), współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (POIG.02.01.00-14-122/09).