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.