Malzemeler molekülleri üzerinden: yeni iyonik sıvı kristaller halojen yoluyla mühendislik

Bu protokolün genel amacı, mezomorfik olmayan yapı taşlarından başlayarak halojen bağına dayalı yeni supramoleküler iyonik sıvı kristallerin hazırlanması için bir prosedür sağlamaktır. Halojen bağı, agregasyon kendi kendine montaj olaylarını kontrol etmek için bir araç haline gelmiştir ve biyomalzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesinde çok önemli bir rol oynayabilirler. Halojen bağı, perflorokarbon ve hidrokarbon bileşikleri arasında var olan alt alanın üstesinden gelmek için yeterince güçlüdür ve herhangi bir florlu modülü yeni bir supramoleküler malzemeye sokmak için kullanılabilir.

Genel olarak, bu yönteme yeni olan insanlar şüphecidir çünkü halojenler elektron açısından zengin türlerdir. Bununla birlikte, kovalent olarak bağlı halojen atomlarında, kovalent bağın uzantısı boyunca bir pozitif elektrostatik potansiyel bölgesi ortaya çıkar. Bir iyonun, etkileşimin ideal yönlülüğünde halojen bağına dahil olma yeteneği, bize bu yöntemi anyonik sıvı kristal tasarımına uygulama fikrini verdi.

Halojen bağlı kompleksleri çözeltiden hazırlamak için, önce 50 miligram imidazolyum tuzunu 0.5 mililitre asetonitril içinde çözün. Daha sonra, 229 miligram perflorooktiliyodürü 0.5 mililitre asetonitril içinde çözün. İki çözeltiyi bir şişede karıştırın.

Daha sonra, şişeyi parafin yağı ile doldurulmuş bir kavanoza koyun ve çözücünün oda sıcaklığında yağda yavaşça yayılmasına izin verin. Nihai supramoleküler yapının bileşimini ve mimarisini tahmin etmek zor olmaya devam etmektedir, çünkü iyot anyonları çok dişli halojen bağ alıcısı olarak işlev görebilir. Bununla birlikte, AC ve x-ışını kırınım analizi, iyot anyonunun tercihen perflorooktil zincirlerine bağlandığını ortaya koydu.

Eriyik metodolojisini kullanarak halojen bağlı kompleksler hazırlamak için, imidazolyum tuzunu manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış şeffaf bir borosilikat cam şişede uygun iyodo-perofloroalkan ile karıştırın. Şişeyi kapatın ve kuvvetlice karıştırarak bir yağ banyosuna koyun. Reaksiyon karışımını 70 santigrat derecede 15 dakika ısıtın.

Ardından karışımı oda sıcaklığına soğutun. Perflorlu moleküller oldukça uçucudur, bu nedenle bu metodoloji, iyodo-perfloroalkanın uçuculuğunu azaltmak için kapalı bir sistem gerektirir. İki mikro örtü camı arasına bir spatula ucu miktarda supramoleküler kompleks yerleştirerek numunenin ince bir tabakasını hazırlayın.

Numuneyi iki çapraz polarizör arasındaki polarize optik mikroskobun sıcak aşamasına yerleştirin ve numuneyi eritmek için ısıtın. Son olarak, faz geçişlerini teşvik etmek için numuneyi tekrarlanan ısıtma ve soğutma döngülerine gönderin. İmidazolyum tuzu ve iyodo-perflorooktan elde edilen kompleksin DSC analizi, tercih edilen 1: 2 stokiyometri ile uyumluydu.

1: 1 kompleksinin termogramı, kompleks olmayan imidazolium tuzunu gösterir. 1: 3 kompleksinde ise fazla saf iyodo-perflorooktan vardır. 1:2 kompleksinin termogramı, başlangıç bileşiklerinden farklı tek bir tepe noktası gösterir ve bu da yeni, saf kristal bir türün oluştuğunu gösterir.

İmidazolyum tuzu ve iyodo-perflorooktan arasındaki kompleksin flor NMR spektrumu, iyota bitişik diflorometilen grubu için 1.2 ppm'lik bir yukarı alan kayması gösterir ve elektrofilik türler olarak halojen atomlarını içeren kovalent olmayan etkileşimleri doğrular. 1-etil-3-metilimidazolyum iyodür ve iyodo-perflorooktan arasındaki kompleksin tek kristal x-ışını analizi, halojen bağının, iyodür anyonunun iki florlu zinciri bağlayan iki dişli bir halojen bağ alıcısı olarak işlev gördüğü trimerik bir supramoleküler kompleksin oluşumunu sağladığını doğrular. DSC ve polarize optik mikroskopi, tüm komplekslerin 100 santigrat dereceden daha düşük sıcaklıklarda eridiğini ve smektik B ve smektik A fazları ile antitropik sıvı kristal davranışı gösterdiğini ortaya koydu.

Soğuduktan sonra, smektik A, smektik B geçişi, inceliklerin arkası boyunca karakteristik çizgilerle tanımlandı. Makalede bildirilen supramoleküler sistem, ilk kez, supramoleküler iyonik sıvı kristallerin yapımında halojen bağının uygulanmasını göstermektedir. Halojen bağının yüksek yönlülüğüne ve florofobik etkiye dayanan doğru bir supramoleküler tasarım sayesinde, mezojenik bir çekirdek olarak sert, aromatik olmayan bir supramoleküler halojen bağ sentonlarına dayanan antitropik bir sıvı kristaller elde etmek mümkündür.

Burada sunulan supramoleküler yaklaşım, yeni sıvı kristal malzemelerin tasarımı için çekici bir platformu temsil eder ve sofistike fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesi için yeni fırsatlar sağlayabilir.