Ученые Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН из группы профессора РАН М.А. Калининой установили, что компоненты гибридных материалов могут обеспечивать взаимную стабильность в агрессивной среде, подобно биологическим видам- симбионтам, как, например, рыбы-клоуны и актинии. Работа опубликована в журнале «Advanced Functional Materials», 2020.

Рыбы-клоуны прячутся от хищников среди ядовитых щупалец актиний и, в свою очередь, прогоняют рыб-бабочек, которые любят обгрызать эти щупальца. Кроме того, рыбы-клоуны подбирают остатки добычи актинии. Сами эти рыбки тоже хищники; охотясь, они непременно приносят пойманное себе в гнездо и делятся с актинией. Без партнера-симбионта время жизни актиний или клоунов было бы намного короче.

Похожая симбиметическая (имитирующая симбиотическое поведение биологических видов) стабилизация обнаружена у гибрида, состоящего из металлорганического каркаса на основе порфирина и слоистой неорганической матрицы из гидроксохлорида европия и выполняющего функцию синтетической фосфатазы, фермента, разрушающего фосфатные связи. Оба компонента этого материала сами по себе неустойчивы и разлагаются в реакционной среде; на языке биологии это означает «разделенные симбионты не могут выжить». Однако в интегрированной гибридной структуре они стабилизируют друг друга: порфириновый каркас предотвращает расщепление матрицы в ходе катализируемой реакции, а матрица защищает нестабильные порфириновые кластеры от быстрого разложения в кислом растворе. Так эти неорганические симбионты обеспечивают выживание друг друга и способность «переваривать» реакционный субстрат за счет его каталитического превращения.

Симбиметические комбинации органических и неорганических материалов могут не только стабилизировать, но и усиливать или модулировать качества своих компонентов. Такая стратегия позволяет решать самые разные задачи, связанные с созданием «умных» материалов со сложными синергетическими и биоподобными свойствами.

Гибридные материалы — материалы, состоящие из химически различных компонентов (органических или неорганических), смешанных на молекулярном уровне, и образующих определенную (кристаллическую, пространственную) структуру. Гибридные материалы могут обладать свойствами, отличающимися от свойств компонентов.

Источник:“Intercalation of Porphyrin-Based SURMOF in Layered Eu (III) Hydroxide: An Approach Toward Symbimetic Hybrid Materials”, Maksim R. Sokolov, Yulia Yu. Enakieva, Alexey D. Yapryntsev, Andrey A. Shiryaev, Alexandra I. Zvyagina, and Maria A. Kalinina //Advanced Functional Materials, 2020

DOI: 10.1002/adfm.202000681

Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН