Кооперативные эффекты и межмолекулярные взаимодействия в системах на основе двумерных атомно-тонких нанолистов А2В6

Проект направлен на исследование новых эффектов, связанных с изменением пространственной формы в двумерных материалах на основе коллоидных атомно-тонких нанолистов полупроводников А2В6. Явление изменения формы молекул под действием внешних воздействий и преобразование его в механическое движение является одной из важных фундаментальных задач и имеет практические приложения для создания молекулярных машин, оптоэлектронных преобразователей, систем (био)химического распознавания, искусственных мускулов и т.п. Однако подавляющее число исследований связано с анализом чисто молекулярных систем, в которых эффект переключения происходит в единичной молекуле, что накладывает ограничения на проявление коллективных эффектов. В настоящем проекте мы предлагаем новый подход к преобразованию химических взаимодействий в механическое движение в системах на основе атомно-тонких нанолистов неорганических полупроводников A2B6, сопряженных с органическими молекулами в двумерную гибридную систему. Исследования будут базироваться на открытом авторами проекта эффекте спонтанного сворачивания двумерных нанолистов CdTe. Планируется исследовать эффект изменения формы двумерных нанолистов за счет взаимодействий в слое лигандов в статическом и динамическом режимах и проанализировать вклад межмолекулярных взаимодействий. Впервые будет изучена возможность создания на основе этих систем молекулярных машин, реализующих механическое движение за счет химических взаимодействий.Проект включает синтез атомно-тонких нанолистов халькогенидов кадмия и цинка с толщиной единицы нанометров и латеральным размером сотни нанометров, полученных растворными методами с использованием оригинальных разработок авторов проекта. Будет изучено влияние лигандов, химически связанных с поверхностью наночастиц и различающихся функциональными группами, в то время как плотность упаковки лигандов будет задаваться типом кристаллической структуры полупроводника. Состав поверхности и анализ взаимодействий в слое лигандов будет изучен методом FTIR спектроскопии, в том числе in-situ. Кристаллическая структура с атомным разрешением будет проанализирована методами рентгеновской и электронной дифракции и ПЭМВР. Размеры и морфология будут исследована методами ПЭМ, РЭМ, ПЭМВР. Для анализа изменения формы нанолистов будут использованы методы ПЭМ, зондовой микроскопии и малоуглового рентгеновского рассеяния. Результаты выполнения проекта позволят развить фундаментальные представления о факторах, управляющих пространственной формой двумерных систем, и могут быть полезны для двумерной фотоники и оптоэлектроники.