Defekty napędzające naukową wyobraźnię
Badaczki i badacze z Uniwersytetu Wrocławskiego otrzymają niemal 25 mln zł z Narodowego Centrum Nauki na realizację swoich projektów w ramach konkursów OPUS 24 oraz SONATA 18.
Jednym z młodych badaczy jest dr Bartłomiej Pigulski z Wydziału Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego. „Niebenzenoidowe policykliczne węglowodory aromatyczne jako molekularne modele zdefektowanego grafenu” – to temat badań na jakie dr Bartłomiej Pigulski uzyskał finansowanie z konkursu NCN SONATA 18 (1 165 588 zł).
Czego dotyczą pańskie badania?
dr Bartłomiej Pigulski: – Syntezy nowych molekuł organicznych, tak zwanych policyklicznych węglowodorów aromatycznych (PWA), które można uznać za małe wycinki grafenu. Nie są to jednak struktury złożone wyłącznie z sześciokątów, czyli takie, jakie zapewne powszechnie kojarzy wiele osób. Taki klasyczny benzenoidowy (zawierający włącznie pierścienie sześcioczłonowe) grafen jest tutaj tylko początkiem.
Początkiem czego?
– Początkiem przemyślanego i celowego wprowadzania defektów strukturalnych, które kompletnie zmieniają np. właściwości optyczne molekuł i w długiej perspektywie prowadzą do projektowania materiałów organicznych posiadających nowe i użyteczne właściwości.
O jakich modyfikacjach mowa?
– W przypadku moich badań skupiam się na defektach w postaci nieparzystych pierścieni, a konkretnie na azulenie. Azulen jest sam w sobie szalenie ciekawą molekułą, posiada piękną niebieską barwę, a PWA zawierające w swojej strukturze modyfikację tego typu wykazują interesujące właściwości takie jak absorpcja w zakresie bliskiej podczerwieni. Od kilku lat można obserwować duże zainteresowanie również układami kilkuwarstwowymi, gdzie zmiana wzajemnego ułożenia tych warstw pozwala na dostrajanie różnych cech.
Natomiast zakres różnych modyfikacji jest w zasadzie ograniczony wyłącznie wyobraźnią badaczy.
Im więcej modyfikacji tym więcej możliwości?
– W pewnym sensie można tak powiedzieć. Natomiast na obecnym etapie ważne jest zrozumienie jak dokładnie dane modyfikacje wpływają na właściwości.
Czyli bada Pan wpływ np. defektów na fizykochemiczne właściwości grafenu?
– Będąc bardziej dokładnym to na właściwości molekularnych modeli grafenu, czyli jego małych i precyzyjnie zaprojektowane wycinków. Ważnym elementem mojego projektu jest też badanie struktur wielowarstwowych, czyli jak takie zdefektowane warstwy ze sobą oddziaływają i jak to wpływa na ich właściwości.
To dosyć gorący i mocno eksplorowany temat w chemii organicznej. Dlaczego?
– W tak olbrzymiej dziedzinie badawczej jaką jest chemia policyklicznych węglowodorów aromatycznych (lub innymi słowy nanografenów) kryje się wiele potencjalnych nowych materiałów. Od kilku lat PWA zawierające defekty w postaci nieparzystych pierścieni lub układy kilkuwarstwowe są bardzo intensywnie badane, natomiast jak do tej pory brakuje molekuł łączących te dwie cechy.
Celem projektu jest wypełnienie tej luki?
– Tak, głównym celem projektu jest otrzymanie kilkuwarstwowych PWA, które dodatkowo będą posiadały defekty. Od strony syntezy chemicznej jest to ambitne zadanie, natomiast głębokie zrozumienie wpływu defektów na właściwości grafenu jest krytyczne z punktu widzenia jego zastosowań.
Opr. Katarzyna Górowicz-Maćkiewicz
