Ģ��ֱ��

Supramolekyylikemia tutkii molekyylien välisiä heikkoja vuorovaikutuksia, joita hyödyntämällä molekyylit saadaan spontaanisti järjestäytymään suuremmiksi kokonaisuuksiksi. Supramolekulaaristen kompleksien rakenteiden tutkimuksessa Taipale on hyödyntänyt erityisesti yksikideröntgenkristallografiaa, jonka avulla saatiin merkittävää tietoa heikoista vuorovaikutuksista, kuten vety- ja halogeenisidoksista. Väitöstutkimus toi uutta tietoa heikkojen vuorovaikutusten käytöstä fluoresenssin modulaatiossa sekä vähemmän tunnettujen positiivisesti varautuneiden jodi(I) (jodonium) -kompleksien supramolekyylikemiasta.

Väitöskirjan ensimmäisessä osassa perehdyttiin tiettyjen happojen vaikutukseen yksinkertaisten kinoliini- ja karbatsoliyhdisteiden valokemiassa. Kinoliini- ja karbatsoliyhdisteet ovat typpi-atomeja sisältäviä pieniä molekyylejä, joita on helppo muokata funktionaalisilla ryhmillä tarkoitukseensa sopiviksi. Lisäämällä pieniä määriä happoa karbatsoliyhdisteeseen ja muodostamalla vetysidoksia havaittiin fluoresenssin kvanttisaannon kasvavan 16 prosentista jopa 80 prosenttiin liuoksessa ja yhdestä prosentista 49 prosenttiin kiteisessä rakenteessa, mikä on harvinaista ilman erilaisia lisäaineita.

Työn pohjalta tehdyt kaksi julkaisua toivat merkittävästi uutta tietoa fluoresoivien materiaalien suunnitteluun ja niiden ominaisuuksien muokkaamiseen heikkojen vuorovaikutusten avulla. Fluoresoivia materiaaleja voidaan käyttää useissa sovelluksissa, kuten sensoreina tai OLED-valoissa.

Väitöskirjan toisessa osassa perehdyttiin vetysidosta hieman vähemmän tunnettuun halogeenisidokseen. Poikkeuksellisia jodi(I)-rakenteita ja niitä vastaavia hopea(I)-rakenteita tutkittiin muodostamalla pienistä aromaattisista amiineista positiivisesti varautuneita hopea(I) [N–Ag–N]+ -komplekseja ja edelleen jodi(I) [N–I–N]+ -komplekseja kationinvaihtoreaktiolla. Reaktion etenemistä ja rakenteiden muodostumista seurattiin hyödyntämällä NMR-spektroskopiaa liuostilassa ja rakenteita tutkittiin röntgenkristallografialla yksittäiskiteistä.

”Koska erityisesti jodi(I)-sidosten on havaittu olevan hyvin lineaarisia, niiden avulla muodostuvia rakenteita voidaan ennakoida ja hyödyntää suurempien supramolekyylien suunnittelussa”, Taipale sanoo. Tutkimuksen avulla saatiin lisätietoa melko uudesta konseptista ja sen toimivuudesta työkaluna supramolekyylikemiassa, mitä voidaan hyödyntää uusien halogeenisitoutuneiden materiaalien suunnittelussa.

Väitöskirja on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten JYU Dissertations-sarjassa, numero 496, Jyväskylä 2022. ISBN 978-951-39-9039-8 (PDF), URN:ISBN:978-951-39-9039-8, ISSN 2489-9003. Linkki verkkojulkaisuun:

DI Essi Taipaleen väitöskirjan ”Synthetic and Structural Studies on the Effect of Non-Covalent Interactions on N(sp2)-Heterocyclic Molecules” tarkastustilaisuus perjantaina 25.2. klo 12. Vastaväittäjänä professori Risto Laitinen (Oulun yliopisto) ja kustoksena professori Kari Rissanen. Väitöstilaisuuden kieli on suomi.

Koronarajoitusten vuoksi vain kutsuvierasyleisö voi seurata tilaisuutta väitössalissa. Muu yleisö voi seurata tilaisuutta verkkovälitteisesti.

Linkki Moniviestimen suoraan lähetykseen:

Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358 50 562 3721