Prijeđite na glavni sadržaj

Multifunkcionalni pametni materijali temeljeni na prirodnim spojevima

Molekulski materijal, prilagođavajući se uvjetima iz okruženja, mijenja svoju strukturu i električna svojstva što mu omogućava multifunkcionalnost i samoregeneraciju.
17.3.2023.
Multifunkcionalni pametni materijali temeljeni na prirodnim spojevima

A. Puškarić, L. Androš Dubraja, M. Dunatov

Znanstvenici Laboratorija za sintezu novih materijala Instituta Ruđer Bošković (IRB) istražujući kompleksne molekulske spojeve vanadija s vinskom kiselinom utvrdili su da ovaj materijal može promijeniti svoj sastav i strukturu kad se promijene uvjeti iz okruženja poput vlažnosti ili temperature pri čemu može vrlo lako otpustiti i apsorbirati molekule vode iz zraka. Kako mijenja strukturu, mijenja i svoja električna svojstva. Ovi rezultati važni su za razvoj novih materijala za primjenu u elektroničkim uređajima i kod razvoja novih tehnologija u područjima poput optike ili elektronike.

Zbog sve većeg onečišćenja okoliša uslijed urbanog načina života, te veće potrebe za novim, obnovljivim i ekološki prihvatljivim načinima dobivanja energije i proizvoda koje koristimo u svakodnevnom životu, logički se nameće rješenja ovog problema tražiti u prirodi, u vidu lako dostupnih i obnovljivih sirovina.

Vinska kiselina poznati je prirodni spoj još od davnina, kako kemijskoj tako i prehrambenoj industriji. S obzirom na dostupnost, nisku cijenu, netoksičnost i prirodnu pojavu u enantiomerno čistom obliku, L-(+)-vinska kiselina bi kao kiralna građevna jedinica mogla naći mnogo širu primjenu u razvoju i pripremi molekulskih anorgansko-organskih materijala. S obzirom na to da molekulski spojevi kao nova klasa materijala nude neka nova i uzbudljiva svojstva koja bi mogla omogućiti tehnološki napredak elektroničkih uređaja znanstvenici istražuju načine kojima se ovi materijali prilagođavaju promjenama u okolišu prilagođavajući svoja svojstva.

Grupa za molekulske feroelektrike iz Laboratorija za sintezu novih materijala, koju čine mag. chem. Marko Dunatov, dr. sc. Andreas Puškarić i dr. sc. Lidija Androš Dubraja, provela je istraživanja na kompleksnim spojevima vanadija(V) s vinskom kiselinom, te je došla do zanimljivih spoznaja o dinamici i faznim promjenama kroz koje kompleksna sol tetraetilamonijevog (L-tartarato)vanadata(V) prolazi uslijed djelovanja vanjskih čimbenika.

''Istražujući ovaj materijal uvidjeli smo da prolazi višestruke i reverzibilne strukturne transformacije koje uključuju velike promjene u volumenu jedinične ćelije, a prilikom kojih uređenost strukture ostaje netaknuta tijekom cijelog procesa. Strukturne transformacije posredovane su promjenom temperature i/ili relativne vlažnosti u relativno uskom području u razini promjena atmosferskih prilika, a posljedica su izlaska molekula vode iz strukture'', objašnjava dr. sc. Lidija Androš Dubraja, dopisna autorica na radu te dodaje kako je niska energetska barijera za reverzibilno oslobađanje i preuzimanje molekula vode iz atmosfere odnosno plinovitog u čvrsto stanje, odnosno kompleksni spoj, izravna posljedica fleksibilnosti kristalnog pakiranja, koje je u najvećoj mjeri kontrolirano intermolekulskim interakcijama posredovanih upravo solima vinske kiseline.

Takvi mekani materijali, čija se svojstva mogu fino podesiti vanjskim okidačima i okruženjima, u posljednje vrijeme privlače sve više pažnje zbog potencijalne upotrebe u uređajima kao senzori.

''Fascinantno je da ovaj kompleksni spoj s gotovo istim kemijskim sastavom, prolazi kroz strukturne transformacije koje uključuju samo gubitak molekula vode, dok se njegova električna svojstva mijenjaju drastično: od protonskog vodiča, do feroelektrika i u konačnici izvrsnog termistora. Sve su to svojstva koja su bitna za bolje performanse uređaja i razvoj novih tehnologija, od područja optike do elektronike'', navodi doktorand Marko Dunatov, prvi autor na radu.

Ovaj uistinu multifunkcionalan materijal, pokazao je i dodatno pametno svojstvo, tzv. mogućnosti samoregeneracije uz utjecaj vanjskih i blagih stimulansa, što je od velike važnosti za samoodrživost i ekološki aspekt razvoja novih materijala.

Rezultati su objavljeni u uglednom časopisu Journal of Materials Chemistry C, a istraživanje je provedeno u sklopu uspostavnog projekta 'Metal-organski molekulski materijali kao potencijalni feroelektrici' koji financira Hrvatska zaklada za znanost te vodi dr. sc. Lidija Androš Dubraja.

Ova stranica koristi kolačiće. Neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva. Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

Prilagodi postavke
  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.