ابتكر علماء من منطقة الأورال جهازًا نانويًا جزيئيًا للبناء

شاركت أناستاسيا ريباكوفا، الأستاذة المشاركة في قسم الكيمياء النظرية والتطبيقية بجامعة جنوب الأورال الحكومية، مع زملائها من جامعة الأورال الفيدرالية وفرع الأورال التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، في مشروع لدراسة التركيب الجزيئي لمركب عضوي واعد للغاية يحتوي على النيتروجين.

وبالتحديد، درس العلماء تركيب 1,1'-(2,6-بيريدينيدييل)بيس[6,7-داي هيدرو-4-(4-ميثوكسي فينيل)-5H-سيكلوبنتا[c]بيريدين. ينتمي هذا الجزيء إلى فئة التيربيريدينات، التي تُعدّ لبنات بناء أساسية في علم المواد وكيمياء التناسق.

لا يمكن وصف هذه الجزيئات بأنها «مكعبات بناء»، بل هي أشبه بطائر أو عنصر بنائي، حيث تعمل حلقة البيريدين المركزية كعمود أو جسم، بينما يتكون الجناحان بدورهما من هياكل حلقية معقدة أخرى.

في السابق، كان يُحضّر هذا المركب بغلي المزيج في مذيب عضوي سام –  وهو 1،4-ديوكسان، لمدة ست ساعات. أما الآن، فقد اقترح فريق من العلماء استخدام طريقة أكثر ملاءمة للبيئة، تُعرف باسم PASE (Pot, Atom, and Step Economy) (اقتصاد الوعاء، والذرة، والخطوة)، مما يُغني عن استخدام المذيب السام. علاوة على ذلك، انخفض زمن التفاعل إلى ثلاث ساعات، وبلغت نسبة إنتاج المنتج 52%، وهو تحسن ملحوظ مقارنةً بالتقنية السابقة.

بعد تحليل نتائج РСА باستخدام حيود الأشعة السينية، اكتشف العلماء أن الجزيئات تُشكّل ثنائيات - أزواجًا تترتب فيها الجزيئات رأسًا لرأس.

ما أهمية هذا الاكتشاف؟ تُتيح تقنية النانو الحديثة إمكانية ابتكار مواد وظيفية مُصممة خصيصًا لتطبيقات محددة.

تُعدّ التيربيريدينات، مثل مركباتها المعدنية، واعدةً كعناصر بناء أساسية للثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs)، ومواد الخلايا الشمسية العضوية، والترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة، وذلك بفضل قدرتها على الإضاءة ونقل الشحنات بكفاءة عالية.

وتُتيح قدرتها على الارتباط بأيونات المعادن، وبالتالي تغيير خصائصها البصرية، إمكانيةً واعدةً لإنشاء مستشعرات كيميائية ضوئية عالية الحساسية.

وأخيرًا، تُوفّر هذه المركبات إمكانية تطوير مؤشرات حيوية لاستخدامها في طب الأورام.

أُجري هذا العمل كجزء من مشروع المؤسسة الروسية للعلوم رقم 30016-73-25، ونُشر في سلسلة «الكيمياء» من «مجلة جامعة جنوب الأورال الحكومية».