Rozprawa doktorska: „Struktura i właściwości dynamiczne prostych i
Transkrypt
Rozprawa doktorska: „Struktura i właściwości dynamiczne prostych i
Rozprawa doktorska: „Struktura i właściwości dynamiczne prostych i złożonych połączeń jodkowych, bazujących na aminach heterocyklicznych” mgr Magdalena Węcławik promotor: prof. dr hab. Ryszard Jakubas Celem niniejszej rozprawy doktorskiej była korelacja budowy na poziomie molekularnym, nowych układów w grupie jodobizmutanów(III) i jodoantymonianów(III) oraz prostych soli jodkowych (1:1) w połączeniu z heteroaromatycznymi aminami, z ich właściwościami fizykochemicznymi. Halogenobizmutany(III) i halogenoantymoniany(III) opisane wzorem ogólnym RaMbX(3b+a), gdzie R - kation organiczny, M -Bi(III) lub Sb(III), X - Cl, Br lub I wykazują często właściwości ferroiczne (ferroelektryczne lub ferroelastyczne) oraz optyczne nieliniowe, co skutkuje pojawieniem się efektów piezo/ferroelektrycznych lub generacji drugiej harmonicznej (SHG). Takie właściwości są pożądane z aplikacyjnego punktu widzenia, np. znajdują zastosowanie jako elementy nieliniowe w obwodach elektrycznych, detektory promieniowania lub elementy pamięci RAM. Ferroiczne właściwości znajdowano dotąd w pochodnych chlorkowych i bromkowych. Z kolei analogi jodkowe w tej grupie połączeń są przebadane fragmentarycznie i niewiele wiadomo na temat ich struktur, sytuacji fazowej i właściwości, zarówno elektrycznych, jak i optycznych. Podjęte badania mają wypełnić tę lukę. W pierwszym etapie badań przeprowadzono syntezę nowych połączeń jodkowych typu hybryd organiczno-nieorganicznych na bazie Sb(III) i Bi(III) oraz prostych soli jodkowych: analogi imidazoliowe: (C3N2H5)Bi2I9 i (C3N2H5)Sb2I9 , 2-metylo-imidazoliowe: (C4N2H7)BiI4 i (C4N2H7)SbI4, połączenia proste imidazoliowe: [C3N2H5+][I-],[C3N2H5+]2[I42-], [C3N2H3I2+][I-] i pirazoliowe - [C3N2H5+]2[I3-⋅I-]. Kolejnym krokiem była systematyczna analiza właściwości strukturalnych, spektroskopowych i termicznych za pomocą szeregu komplementarnych metod badawczych: rentgenografii strukturalnej (X-Ray), spektroskopii IR i Raman, spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (1H NMR) w ciele stałym, spektroskopii UV-Vis, spektroskopii dielektrycznej, skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC), analizy termograwimetrycznej (TGA), różnicowej termicznej analizy skaningowej (DTA) i dylatometrii. Większość związków wykazywała przemiany fazowe (PF) dlatego zastosowane techniki pozwoliły na zbadanie sytuacji fazowej i właściwości dynamicznych cząsteczek oraz zaproponowanie molekularnych mechanizmów PF. Niestabilność strukturalna w analizowanej grupie związków jest związana ze zmianą stanu dynamicznego kationów organicznych. Otrzymano pięć nowych materiałów ferroicznych/ferroelastycznych: (C3N2H5)Bi2I9, (C3N2H5)Sb2I9 , [C3N2H5+]2[I3-⋅I-] (pirazol), [C3N2H5+][I-], [C3N2H5+]2[I42-] (imidazol), dla których przeprowadzono obserwacje pod mikroskopem polaryzacyjnym oraz wykonano teoretyczną analizę orientacji domen ferroelastycznych. Uzyskane dane eksperymentalne posłużyły do stworzenia kompleksowego obrazu właściwości fizykochemicznych zsyntezowanych związków i analizy ich zależności od budowy mikroskopowej.