Редокс-изомерия и мультистабильность двухпалубных фталоцианинатов церия в ультратонких пленках на жидких и твердых подложках

• Автор: Шокуров, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
I. Введение
II. Литературный обзор
11.1 Введение
11.2 Редокс-изомерия - основные понятия и определения
11.3 Мономолекулярные слои
11.3.1 Мономолекулярные слои на поверхности жидкой субфазы
11.3.2 Пленки Ленгмюра-Блоджетт
11.4 Комплексы фталоцианинатов лантанидов
11.4.1 Фталоцианин, структурные и комплексообразующие свойства
11.4.2 Агрегация фталоцианинов
11.4.3 Сэндвичевые комплексы фталоцианинатов
11.4.4 Краун-замещенные фталоцианинаты металлов
11.4.5 Сборка супрамолекулярных структур на основе фталоцианинатов лантанидов
11.5 Постановка задачи
III. Объекты и методы исследования
111.1 Объекты исследования
III. 1.1 Фталоцианиновый лиганд Н2Ь
III. 1.2 Сэндвичевые, двух- и трехпалубные комплексы лантанидов
111.2 Методы исследования
III.2.1 Монослои Ленгмюра и пленки Ленгмюра-Блоджетт
Ш.2.2 Спектральные методы исследования
Ш.2.3 Электрохимические и спектроэлектрохимические методы анализа

111.2.4 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
111.2.5 Спектроскопия поверхностного плазмонного резонанса
111.2.6 Измерение латеральной электрической проводимости
111.2.7 Атомно силовая микроскопия
111.2.8 ИК-спектроскопия
IV. Результаты и обсуждение
IV. 1 Физико-химические свойства краун-замещенных фталоцианинов в растворе и на границе раздела фаз
IV.!. 1 Фталоцианиновый лиганд: тетра-15-краун-5-фталоцианин
IV. 1.2 Трехпалубный краун-замегценный фталоцианинат гадолиния..
IV. 1.3 Двухпалубные комплексы лантанидов с фталоцианинами
IV.2 Электрохимическая мультистабильность двухпалубных
фталоцианинатов лантанидов
IV.2.1 Вклад переменной валентности металлоцентра двухпалубных
краун-фталоцианинатов церия в мультистабильность ПЛБ
IV.2.2 Роль кислорода воздуха в электрохимическом восстановлении
ПЛБ фталоцианинатов лантанидов
IV.2.3 Скорость и обратимость редокс-превращений в ПЛБ
IV.3 Смешанные монослои двухпалубного фталоцианината церия и стеариновой кислоты
V. Заключение
VI. Благодарности
VII. Список литературы

Т. Введение
За последние десятилетия, технология электронных вычислительных устройств прошла через несколько стадий миниатюризации: от
электромеханических машин до устройств на основе вакуумных ламп, полупроводниковых транзисторов и интегральных схем. Вместе с увеличением процессорной мощности, приходящейся на единицу объема ЭВМ также растет потребность в увеличении эффективности и миниатюризации устройств хранения информации. На данный момент наиболее используемые методы записи основаны на использовании магнитных накопителей и логических интегральных схем. Оба этих метода ограничены в минимальном размере ячейки памяти, а следовательно, и количестве хранимой информации на единицу объема элемента.
Очевидным следующим этапом миниатюризации устройств хранения информации было бы использование отдельных молекул в качестве переключателей для хранения битов. Однако, для реализации системы, в которой возможна была бы запись и считывание с таких малых элементов памяти, требуется возможность формирования структур со строго заданной молекулярной организацией, доступностью активного соединения для сигнала записи/считывания и возможностью эффективного использования физического пространства. В этом отношении перспективным представляется метод Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ), который заключается в формировании мономолекулярного слоя (монослоя) интересующего соединения на поверхности субфазы (чаще всего, водной) с целью дальнейшего его переноса на твердые подложки. Таким образом возможно получение ультратонких пленок с заданной организацией на поверхности, например, рабочего электрода потенциального устройства. Такие пленки называются пленками Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ). Метод ЛБ позволяет создавать довольно сложные упорядоченные системы с заданными свойствами на практически любой твердой поверхности. Метод эффективно применяется для создания прототипов сенсоров, устройств фотовольтаики, органических полевых транзисторов,

Как известно [155,156,158,159], 15-краун-5-эфиры способны к усиленной координации ионов щелочных металлов. Поэтому введение 4-х периферийных краун-эфирных заместителей в молекулу фталоцианина может приводить к катион-индуцированному образованию супрамолекулярных систем. А архитектура получаемых супрамолекулярных ансамблей определяется строением макроциклического рецептора катионов, то есть расположением краун-заместителей в молекуле, "палубностью" комплекса и так далее. Эффективное управление геометрией и структурой таких супрамолекулярных систем позволяет фиксировать взаимное расположение макроциклических ароматических молекул в пространстве и в итоге направленно изменять их физико-химические, электрохимические и оптические свойства [52,102,131,160-165].
В совокупности со способностью краун-замещенных фталоцианинатов образовывать разнообразные супрамолекулярные системы, уникальные физикохимические свойства двухпалубных комплексов лантанидов могут найти применение во многих областях техники. Самыми очевидными из них представляются устройства, эксплуатирующие полупроводниковые и редокс-свойства подобных соединений.
Применение фталоцианинатов в качестве органических полупроводников описаны в работах [166,167]. Очевидно, что проводимость таких соединений в ультратонких пленках определяется как характеристиками непосредственно самой молекулы, так и организацией молекул на супрамолекулярном уровне. Например, наиболее часто используются полупроводниковые свойства планарных двумерных фталоцианинатных полимеров, связанных химически через бензольное сопряжение или алифатические мостики [133,166]. Двухпалубные замещенные фталоцианинаты редкоземельных элементов являются превосходными кандидатами для применения в органических полупроводниковых устройствах. Такие соединения уже находят применения в качестве прототипов полевых транзисторов и других полупроводниковых устройств [14,69,132,168-172].