Cercetare

Chimie coordonativă pe scara nano: design computațional de compuși supramoleculari capabili de interacțiuni foarte specifice, dependente de orientație

joi, 2017-01-12

Tip: Cercetare fundamentală

Finanțat de: UEFISCDI – competiția „Tinere echipe 2016”

Beneficiar: Fundația Provitam

Valoarea proiectului: 450.000 lei

Director de proiect: Dr. Fejér Szilárd

Odată cu dezvoltarea metodelor moderne de sinteză a particulelor pe scara nano și coloide, în prezent este posibilă codificarea în particule relativ simple a unor proprietăți complexe de autoasamblare. Spațiul de parametri disponibil pentru chimiști este imens: trebuie ajustat anizotropia particulelor și a interacțiunilor, tipul și intervalul de distanță pentru interacțiuni etc. Metodele computaționale pot furniza informații valoroase pentru ghidarea designului rațional a acestor particule. Prin modelarea coarse-grained a interacțiunilor putem selecta regiuni a spațiului de parametri care sunt accesibile pentru experimentaliști pentru autoasamblarea unor structuri țintă.

Scopul proiectului este crearea unui domeniu nou în autoasamblarea pe scara nano, prin aplicarea unor concepte din chimia coordonativă pentru designul de nanoparticule, care vor deveni capabili de coordonație foarte specifică cu alte particule. În ciuda faptului că există conceptul de „molecule coloidale”, realizările experimentale sunt încă rudimentare. Pentru a înțelege comportamentul acestor particule, și pentru crearea de modele cât mai simple pentru aceștia, vom utiliza și dezvolta metode curente în teoria suprafețelor energetice (optimizare globală într-un cadru rigid, discrete path sampling și dinamică moleculară a particulelor rigide).

În prima etapă, vom explora condițiile minime necesare pentru autoasamblarea a unor coaje similare cu cele din poliedre Goldberg tip MnL2n, dar formate din particule nano în locul unor complexe de metale de tranziție cu liganzi bidentați. Propunem o metodă prin care se pot forma coaje Goldberg numai prin utilizarea unor interacțiuni simple electrostatice și de volum exclus. Vom investiga dinamica formării acestor coaje și tranzițiile între structuri competitive.

Etapa a doua include designul de nanoparticule anizotropice capabile de coordinație tetraedrală, planară și liniară, care prin urmă formează structuri coloidice care imită structura unor hidrocarburi.