Бислойные порфирин-графеновые темплаты для самосборки металл-органических каркасов на поверхности

Е. В. Ермакова,^a Ю. Ю. Енакиева,^a И. Н. Мешков,^a А. Е. Баранчиков,^bА. И. Звягина,^a Ю. Г. Горбунова,^a^,b А. Ю. Цивадзе,^a M. A. Калинина,^a В. В. Арсланов^a^@

^aИнститут физической химии и электрохимии им. А.Н Фрумкина РАН, 119071 Москва, Россия

^bИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, 119991 Москва, Россия

^@E-mail: vladimir.arslanov@gmail.com

DOI: 10.6060/mhc171259a
Макрогетероциклы 2017 10(4-5) 496-504

Предложена новая стратегия формирования бислойного порфирин-графенового темплата для инициирования сборки различных органических или гибридных пленок, в том числе, поверхностных металл-органических каркасов, на твердых подложках. Эта стратегия включает одношаговую сборку бислоя на поверхности жидкости из организованного монослоя функционализированного порфирина и адсорбционного слоя оксида графена. Поведение монослоев комплексов цинка с тетрапиридилпорфирином и тетракарбоксифенилпорфирином изучено на поверхностях деионизированной воды, водного раствора ацетата цинка, водного раствора оксида графена (ОГ) и водного раствора оксида графена в присутствии ацетата цинка. Методами поверхностных весов Ленгмюра, in situ оптоволоконной электронной спектроскопии поглощения и флуоресцентной спектроскопии определена молекулярная организация пленок и продемонстрировано влияние на нее катионов цинка и/или адсорбционного слоя ОГ. Интенсивные взаимодействия между компонентами бислоя приводят к существенному смещению изотерм сжатия и тушению флуоресценции порфиринов. Природа мезо-заместителей порфиринов влияет как на структуру бислоя на поверхности жидкости, так и на морфологию бислоев, перенесенных на твердую подложку методом Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ). Предлагаемый нами подход интересен тем, что при переносе бислоя из прочно связанных слоев порфирина и ОГ на твердую подложку влияние последней на изменение структуры органического слоя экранируется слоем ОГ. В тоже время, благодаря особенностям ОГ, бислой прочно закрепляется на твердой подложке, что препятствует его десорбции при наращивании пленки методами ЛБ или послойной сборки. Одним из важнейших достоинств предлагаемой стратегии является возможность создавать темплаты на твердых подложках любой природы без использования самоорганизованных монослоев.

С полным текстом статьи можно ознакомиться на английской версии сайта

References:

Click here to expand or collapse this section

1. Lüth H. Solid surfaces, interfaces and thin films. Vol. 4. Springer, 2001.
https://doi.org/10.1007/978-3-662-04352-3

2. Sanchez C., Boissière C., Grosso D., Laberty C., Nicole L. Chem. Mater. 2008, 20, 682–737.
https://doi.org/10.1021/cm702100t

3. Jaegermann W., Klein A., Mayer T. Adv. Mater. 2009, 21, 4196–4206.
https://doi.org/10.1002/adma.200802457

4. Gur I., Fromer N.A., Geier M.L., Alivisatos A.P. Science 2005, 310, 462–465.
https://doi.org/10.1126/science.1117908

5. Drisko G.L., Sanchez C. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2012(32), 5097–5105.
https://doi.org/10.1002/ejic.201201216

6. Sanchez C., Shea K.J., Kitagawa S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 471–472.
https://doi.org/10.1039/c1cs90001c

7. Descalzo A.B., Martínez‐Má-ez R., Sancenon F., Hoffmann K., Rurack K. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 495–509.
https://doi.org/10.1002/anie.200600734

8. Mendes R.F., Paz F.A.A. Inorg. Chem. Front. 2015, 2, 495–509.
https://doi.org/10.1039/C4QI00222A

9. Long J., Yaghi O. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1203–1508.
https://doi.org/10.1039/b903811f

10. Férey G. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 191–214.
https://doi.org/10.1039/B618320B

11. Falcaro P., Ricco R., Doherty C.M., Liang K., Hill A.J., Styles M.J. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5513–5560.
https://doi.org/10.1039/C4CS00089G

12. Peng Y., Li Y., Ban Y., Jin H., Jiao W., Liu X., Yang W. Science 2014, 346, 1356–1359.
https://doi.org/10.1126/science.1254227

13. Liu J., Chen L., Cui H., Zhang J., Zhang L., Su C.-Y. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6011–6061.
https://doi.org/10.1039/C4CS00094C

14. Li Y.-N., Wang S., Zhou Y., Bai X.-J., Song G.-S., Zhao X.-Y., Wang T.-Q., Qi X., Zhang X.-M., Fu Y. Langmuir 2017, 33, 1060–1065.
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b04353

15. Laokroekkiat S., Hara M., Nagano S., Nagao Y. Langmuir 2016, 32, 6648–6655.
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01251

16. Dong L., Gao Z.A., Lin N. Prog. Surf. Sci. 2016, 91, 101–135.
https://doi.org/10.1016/j.progsurf.2016.08.001

17. Stavila V., Talin A.A., Allendorf M. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5994–6010.
https://doi.org/10.1039/C4CS00096J

18. Decher G. Science 1997, 277, 1232–1237.
https://doi.org/10.1126/science.277.5330.1232

19. Ermakova E., Raitman O., Shokurov A., Kalinina M., Selector S., Tsivadze A., Arslanov V., Meyer M., Bessmertnykh-Lemeune A., Guilard R. Analyst 2016, 141, 1912–1917.
https://doi.org/10.1039/C5AN02523K

20. Arslanov V., Ermakova E., Michalak J., Bessmertnykh-Lemeune A., Meyer M., Raitman O., Vysotskij V., Guilard R., Tsivadze A. Colloids Surf., A 2015, 483, 193–203.
https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2015.05.016

21. Srisombat L., Jamison A.C., Lee T.R. Colloids Surf., A 2011, 390, 1–19.
https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2011.09.020

22. Seitz O., Fernandes P.G., Tian R., Karnik N., Wen H.-C., Stiegler H., Chapman R.A., Vogel E.M., Chabal Y.J. J. Mater. Chem. 2011, 21, 4384–4392.
https://doi.org/10.1039/c1jm10132c

23. Käfer D., Witte G., Cyganik P., Terfort A., Wöll C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1723–1732.
https://doi.org/10.1021/ja0571592

24. Hermes S., Schröder F., Chelmowski R., Wöll C., Fischer R.A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13744–13745.
https://doi.org/10.1021/ja053523l

25. Petit C., Bandosz T.J. J. Colloid Interface Sci. 2015, 447, 139–151.
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2014.08.026

26. Huang X., Zheng B., Liu Z., Tan C., Liu J., Chen B., Li H., Chen J., Zhang X., Fan Z. ACS Nano 2014, 8, 8695–8701.
https://doi.org/10.1021/nn503834u

27. Drain C.M., Varotto A., Radivojevic I. Chem. Rev. 2009, 109, 1630–1658.
https://doi.org/10.1021/cr8002483

28. Baskaran D., Mays J.W., Zhang X.P., Bratcher M.S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6916–6917.
https://doi.org/10.1021/ja0508222

29. Geng J., Ko Y.K., Youn S.C., Kim Y.-H., Kim S.A., Jung D.-H., Jung H.-T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12264–12271.
https://doi.org/10.1021/jp8037208

30. Geng J., Kong B.-S., Yang S.B., Jung H.-T. Chem. Commun. 2010, 46, 5091–5093.
https://doi.org/10.1039/c001609h

31. Chen Y., Mei T., Chen Y., Wang J., Li J., Fu Y., Dai G., Wang S., Xiong W., Wang X. J. Solid State Electrochem. 2016, 20, 2055–2062.
https://doi.org/10.1007/s10008-016-3214-7

32. Wang Y., Zhang Y., Chen J., Dong Z., Chang X., Zhang Y. Electrochem. 2015, 83, 950–955.
https://doi.org/10.5796/electrochemistry.83.950

33. Ge R., Li X., Kang S.-Z., Qin L., Li G. Appl. Catal., B 2016, 187, 67–74.
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.01.024

34. Zhu M., Li Z., Xiao B., Lu Y., Du Y., Yang P., Wang X. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 1732–1740.
https://doi.org/10.1021/am302912v

35. Karousis N., Sandanayaka A.S., Hasobe T., Economopoulos S.P., Sarantopoulou E., Tagmatarchis N. J. Mater. Chem. 2011, 21, 109–117.
https://doi.org/10.1039/C0JM00991A

36. Cárdenas-Jirón G., Borges-Martínez M., Sikorski E., Baruah T. J. Phys. Chem. C 2017, 121, 4859–4872.
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b12452

37. Koenig S.P., Boddeti N.G., Dunn M.L., Bunch J.S. Nat. Nanotech. 2011, 6, 543–546.
https://doi.org/10.1038/nnano.2011.123

38. Zong Z., Chen C.-L., Dokmeci M.R., Wan K.-t. AIP 2010.

39. Bunch J.S., Dunn M.L. Solid State Commun. 2012, 152, 1359–1364.
https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.04.029

40. Chen F., Liu S., Shen J., Wei L., Liu A., Chan-Park M.B., Chen Y. Langmuir 2011, 27, 9174–9181.
https://doi.org/10.1021/la201230k

41. Gan S., Zhong L., Wu T., Han D., Zhang J., Ulstrup J., Chi Q., Niu L. Adv. Mater. 2012, 24, 3958–3964.
https://doi.org/10.1002/adma.201201098

42. Wei L., Chen F., Wang H., Zeng T.H., Wang Q., Chen Y. Chem. Asian J. 2013, 8, 437–443.
https://doi.org/10.1002/asia.201200921

43. Kim J., Cote L.J., Kim F., Yuan W., Shull K.R., Huang J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8180–8186.
https://doi.org/10.1021/ja102777p

44. Jia B., Zou L. Chem. Phys. Lett. 2013, 568, 101–105.
https://doi.org/10.1016/j.cplett.2013.02.073

45. Tsujii K. Surface Activity: Principles, Phenomena, and Applications. Academic Press, 1998.

46. Durbut P., Phase A.S.M.I.A. Surfactant Science Series 1999, 47–98.

47. Adler A.D., Longo F.R., Kampas F., Kim J. J. Inorg. Nucl. Chem. 1970, 32, 2443–2445.
https://doi.org/10.1016/0022-1902(70)80535-8

48. Pavinatto F.J., Gameiro A., Hidalgo A., Dinelli L., Romualdo L., Batista A., Neto N.B., Ferreira M., Oliveira O. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 5946–5952.
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.03.162

49. Ermakova E.V., Meshkov I.N., Enakieva Y.Y., Zvyagina A.I., Ezhov A.A., Mikhaylov A.A., Gorbunova Y.G., Chernyshev V.V., Kalinina M.A., Arslanov V.V. Surf. Sci. 2017, 660, 39–46.
https://doi.org/10.1016/j.susc.2017.02.007

50. Ermakova E., Enakieva Y.Y., Zvyagina A., Gorbunova Y.G., Kalinina M., Arslanov V. Macroheterocycles 2016, 9, 378–386.
https://doi.org/10.6060/mhc161177a

51. Sakuma T., Sakai H., Araki Y., Wada T., Hasobe T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 5453–5463.
https://doi.org/10.1039/C5CP07110K

52. Qiu Y., Chen P., Liu M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9644–9652.
https://doi.org/10.1021/ja1001967

53. Guo P., Chen P., Liu M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 5336–5345.
https://doi.org/10.1021/am401260n

54. Van Esch J., Feiters M., Peters A., Nolte R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 5541–5551.
https://doi.org/10.1021/j100072a022

55. Xu Y., Liu Z., Zhang X., Wang Y., Tian J., Huang Y., Ma Y., Zhang X., Chen Y. Adv. Mater. 2009, 21, 1275–1279.
https://doi.org/10.1002/adma.200801617

56. Krishna M.B.M., Venkatramaiah N., Venkatesan R., Rao D.N. J. Mater. Chem. 2012, 22, 3059–3068.
https://doi.org/10.1039/c1jm14822b

Журнал "Макрогетероциклы"

Навигация

Languages

Новости

Поиск

Бислойные порфирин-графеновые темплаты для самосборки металл-органических каркасов на поверхности

References: