Исследование ученых Химического института имени А.М. Бутлерова Казанского федерального университета, впервые синтезировавших новые наноструктуры, позволило открыть подход к сборке флуоресцентных сенсоров углекислого газа и возможных фотосинтетических систем на их основе.

Результаты исследования опубликованы в международном рецензируемом журнале ChemNanoMat. Вышедшая в апрельском номере статья называется «Металлосупрамолекулярные структуры, связывающие СО2: самосборка флуоресцентных наночастиц на основе пиридиновых производных пиллар[5]арена и Cu(I)».

Как рассказал руководитель проекта, доцент кафедры органической и медицинской химии Химического института КФУ Дмитрий Шурпик, одна из современных концепций искусственного фотосинтеза заключается в создании катализаторов – супрамолекулярных систем, состоящих из рецепторной части и части каталитического преобразования для эффективного и селективного восстановления CO2.

«В процессе фотосинтеза можно выделить ключевые стадии: связывание углекислого газа, его восстановление и удаление продуктов восстановления. За каждую конкретную стадию отвечает своя отдельная субъединица супрамолекулярной фотосинтетической системы. Медные катализаторы вызывают особый интерес при создании фотосинтетических систем, поскольку гетерогенные электрокатализаторы на основе меди могут абсорбировать CO2 с последующим каталитическим восстановлением до углеводородов, включая метан и этан», – пояснил он.

Исследователями Казанского университета установлено, что полученные металлосупрамолекулярные структуры, полученные на основе системы макроцикл/медь, способны связывать СО2, что подтверждено рядом физических и физико-химических методов. Эффект связывания молекул углекислого газа комплексом пиллар[5]арен/ Сu(I) был также изучен с помощью электрохимических методов исследования, показана селективность электронного обмена и обратимость изменений на вольтамперограммах, что позволяет использовать синтезированный комплекс для селективного мониторинга СО2 в газовых средах и при разработке новых фотосинтетических систем.

«Коллектив нашей научной группы состоит из молодых ученых, аспирантов и студентов Химического института КФУ, а также имеет значительный опыт в работе с комплексами типа "гость–хозяин" на платформе пиллар[n]аренов. Данная работа объединяет и расширяет ранее выдвинутые идеи и концепции двух проектов РНФ, реализованных в рамках проведения инициативных исследований молодыми учеными и является логичным их продолжением. Амбициозность выбранной концепции обусловлена накопленным у нашего коллектива опытом формирования супрамолекулярных систем, чувствительных к изменениям окружающей среды», – отметил Д. Шурпик.

По словам ученого, в этой работе ученые КФУ представляют конструирование супрамолекулярных флуоресцентных наночастиц на основе новых пиридиновых производных пиллар[5]арена и катионов Cu(I) с функцией связывания и детектирования CO2, что открывает новый подход к сборке флуоресцентных сенсоров CO2 и возможных фотосинтетических систем на их основе.

«Мы впервые синтезировали макроциклы на основе класса пиллар[5]аренов, содержащие тиопиридиновые фрагменты, способные избирательно взаимодействовать с ионами одновалентной меди. Полученные системы обладали флуоресцентными свойствами, а также способностью абсорбировать молекулы СО2 из окружающей среды. Полученные результаты открывают широкие возможности при разработке новых фотосинтетических систем и сорбционных материалов нового поколения», – резюмировал он.

Ранее мы писали, что химики Казанского университета посетили малую родину А.М. Бутлерова.