4.5.2021 Ei-kovalenttiset vuorovaikutukset työkaluna metallopolymeerien supramolekulaariseen itsejärjestäytymiseen (Bulatova)

Ei-kovalenttiset vuorovaikutukset (EKV:t) ovat heikompia verrattuna kovalenttisiin vuorovaikutuksiin, joihin liittyy elektronien jakamista. Tämän “heikkouden” ylitsepääsemiseksi käytetään yleensä monia EKV:a saman järjestelmän sisällä. EKV:tä käytetään nykyään laajalti uusien materiaalien, kuten lääkkeiden, polymeerien sekä nanomateriaalien valmistuksessa. Väitöskirjassaan Margarita Bulatova loi uusia metallopolymeerejä, jotka ovat sitoutuneet EKV:n kautta, ja tutki kyseisten vuorovaikutusten luonnetta parantaakseen EKV:n ennustettavuutta tulevissa sovelluksissa.
Julkaistu
4.5.2021

äö쾱Ჹٲöää Margarita Bulatova käytti "molekyyli → ei-kovalenttinen vuorovaikutus → metallopolymeeri" -strategiaa rakentaakseen polymeerisiä yhdisteitä, joilla on nolla-kolmiulotteinen (0-3D) geometria. Tämä tehtiin kokeellisilla ja teoreettisilla tutkimuksilla. Syntetisoiduissa metallopolymeerijärjestelmissä vahvimpana itsejärjestäytymistä ohjaavana ei-kovalenttisena vuorovaikutuksena toimi halogeenisidos. Polymeerin geometrian hienosäätö pelkällä halidin muutoksella laajentaa mahdollisuuksia tällaisten järjestelmien tulevaan käyttöön.

Toinen EKV-tyyppi, jolla on vahva vaikutus lopputuotteen geometriaan, on metalli-vuorovaikutus. Vaikka metallivuorovaikutuksen rooli itsejärjestäytymisessä todettiin halogeenisidosta pienemmäksi, on sillä silti tärkeä rooli rakenteellisessa organisaatiossa. Esimerkiksi yhdessä tutkitussa järjestelmässä metalliin liittyvä vuorovaikutus toimi "molekyylisaksina", joka leikkasi 1D-polymeeriketjun kaliumjodidin 3D-rakenteesta.

Monien joukkovoimaa

Tyypillisesti supramolekylaarisissa rakenteissa vaikuttaa useita erityyppisiä ei-kovalenttisia vuorovaikutuksia, jotka osallistuvat kiderakenteen vakauttamiseen. Nämä vuorovaikutukset voivat täydentää toisiaan ja ohjata rakenteellista kasvua eri ulottuvuuksissa. Esimerkiksi yksi EKV vastaa yhdestä ulottuvuudesta, kun taas toinen luo toisen. Halogeenisidos, vetysidos ja π – pakkautuminen voivat kaikki yhdessä luoda uuden rakenteen.

Tutkimuksissaan Bulatova ei ole vain syntetisoinut uusia metallopolymeerejä EKV:n avulla, vaan myös tutkinut näihin rakenteisiin liittyvien vuorovaikutusten luonnetta nykyaikaisia laskentatekniikoita hyödyntäen. Tämä on ratkaisevan tärkeää tosielämän sovelluksissa. EKV:n ennustettavuus paranee, kun vuorovaikutuksen taustalla olevat perusprosessit ymmärretään syvällisesti.

"Ei-kovalenttiset vuorovaikutukset ovat tärkeä voima modernissa synteettisessä kemiassa ja hyödyllisten materiaalien kehitystyössä", Bulatova tiivistää.

Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 377, Jyväskylä, 2021.URN:ISBN: 978-951-39-8630-8, ISSN 2489-9003
Linkki julkaisuun:

FM Margarita Bulatova väitöskirjan "Ei-kovalenttiset vuorovaikutukset työkaluna metallopolymeerien supramolekulaariseen itsekokoonpanoon" tarkastustilaisuus on toukokuun 4. päivänä kello 12 Jyväskylän yliopistossa. Vastaväittäjänä on professori Catharine Esterhuysen (Stellenbosch Yliopisto, Etelä-Afrikka) ja kustoksena on professori Kari Rissanen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta):

Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358505623721