Renata Marczak
"Wpływ kompleksowania na granicy faz woda-powietrze na wybrane właściwości warstw Langmuira i Langmuira-Blodgett"

Promotor: prof. dr hab. Włodzimierz Kutner

Recenzenci:

• prof. dr hab. Renata Bilewicz (Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii)
• porf. dr hab. Patrycja Dynarowicz-Łątka (Uniwersytet Jagielloński, Wydział Chemii)

Streszczenie

Praca obejmuje badania warstw Langmuira i Langmuira-Blodgett, LB, dwóch typów układów, w których pochodne fulerenów w warstwie oddziaływują z odpowiednio dobranymi związkami rozpuszczonymi w subfazie wodnej. W pierwszej części pracy wykazano, że uracylowy addukt C60, zgodnie z regułą komplementarności zasad nukleinowych Watsona-Cricka, zdolny jest do molekularnego rozpoznawania rozpuszczonej w subfazie wodnej adeniny, adenozyny lub adenozyno-5’-trifosforanu za pomocą wiązań wodorowych. Tworzą się w ten sposób stabilne warstwy Langmuira, nadające się do wynoszenia na stałe podłoża za pomocą techniki LB.

Druga część pracy obejmuje badania wybranych właściwości warstw Langmuira i LB diad donorowo-akceptorowych. Rolę donora spełniała tu rozpuszczona w wodzie kationowa lub anionowa porfiryna cynku, a akceptora - addukt C60 z kowalencyjnie przyłączonym ligandem, takim jak pirydyna, lub imidazol. Za pomocą tych ligandów addukty osiowo kompleksowały kation cynku porfiryn tworząc stabilne warstwy Langmuira. Topografię tych warstw określono za pomocą mikroskopii kąta Brewstera. Stosując elipsometrię, wyznaczono grubość warstw Langmuira badanych adduktów fulerenowych naniesionych na różne subfazy. Wartość ta porównywalna była do grubości takiej warstwy obliczonej teoretycznie na drodze modelowania molekularnego ab initio tego układu metodą B3LYP/3-21G(*). Wykazano, że warstwy Langmuira diad porfirynowo fulerenowych są na tyle trwałe, że można je przenosić na stałe podłoża za pomocą techniki LB bez zmiany ich budowy. Właściwości tych warstw LB zostały określone za pomocą rożnych technik spektroskopowych, mikroskopowych elektrochemicznych i fotofizycznych. Za pomocą spektroskopii w podczerwieni określono ułożenie w warstwach LB cząsteczek diad porfirynowo-fulerenowych względem płaszczyzny złotego podłoża. Ułożenie to potwierdzono za pomocą modelowania molekularnego. Na podstawie tego modelowania oszacowano, że odległość pomiędzy atomami cynku jest porównywalna z wyznaczoną za pomocą STM odległością pomiędzy środkami heksagonalnie upakowanych pseudosfer fulerenowych w warstwie LB. Warstwy LB diad wykazują aktywność elektrochemiczną. Za pomocą równoczesnych pomiarów woltametrii cyklicznej i mikrograwimetrii piezoelektrycznej została określona dynamika wymiany jonów pomiędzy warstwą LB i roztworem, towarzysząca procesom elektrochemicznym. Pomiary fluorescencyjne, jak również ułożenie cząsteczek diad w warstwie LB, wskazują na efektywne, ukierunkowane przeniesienie elektronu w obrębie warstwy.