Συνθετική και δομική χαρτογράφηση ανόργανων-οργανικών υβριδικών υλικών και μελέτη των ιδιοτήτων τους

Το αντικείµενο της παρούσας διατριβής επικεντρώνεται σε τρεις κύριους άξονες: (α) Τη σύνθεση πορωδών ανόργανων-οργανικών υβριδικών υλικών µε βάση σκελετούς που αποτελούνται από µεταλλικά ιόντα, (πολυ)φωσφονικά οξέα και ένα πολυπυριδινικό συν-υποκαταστάτη. (β) Tον πλήρη φασµατοσκοπικό και δοµικό χαρακτηρισµό τους και (γ) Την προκαταρκτική µελέτη των ιδιοτήτων τους. Η παρούσα διατριβή αξιοποιεί τις ιδιότητες των φωσφονικών υποκαταστατών προς δηµιουργία ανόργανων-οργανικών υβριδικών υλικών, η δοµή των οποίων βασίζεται σε µεταλλοφωσφονικούς σκελετούς, αλλά που ενσωματώνει και έναν δεύτερο πολυπυριδινικό υποκαταστάτη (συν-υποκαταστάτη). Απώτερος στόχος αυτής της έρευνας είναι η συστηµατική συλλογή µεγάλου αριθµού τέτοιων υλικών µε ποικιλία δοµικών χαρακτηριστικών και ιδιοτήτων. Η δοµική ποικιλότητά τους εξαρτάται από τη φύση του συν-υποκαταστάτη και αναμένεται να έχει σηµαντικές επιπτώσεις στις ιδιότητές τους.Έτσι, στα συνθετικά συστήματα που σχεδιάστηκαν χρησιμοποιήθηκαν: (α) μονο- και διφωσφονικοί καθώς και καρβοξυφωσφονικοί και υδροξυ-φωσφονικοί υποκαταστάτες, όπως phenylphosphonic acid (PPA), ethane-diphosphonic acid (EDPA), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (HEDP), 3-phosphonopropionic acid (CEPA), και phosphonoacetic acid (PAA).(β) δισθενή μεταλλικά ιόντα: Cu2+, Ni2+, Mn2+, Co2+ και Zn2+. (γ) Συνυποκαταστάτες, όπως οι χηλικοί 2,2’-bipyridine, 1,10-phenanthroline, και ο γεφυρωτικός 4,4’-bpy.Με βάση την παρούσα διατριβή μπορούν να εξαχθούν κάποια γενικά συμπεράσματα:(α) Χηλικοί Ν-ετεροκυκλικοί υποκαταστάτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στις συνθετικές πορείες των μεταλλοφωσφονικών υλικών και να επηρεάσουν δραματικά το τελικό προϊόν της σύνθεσης όσον αφορά δομή και διαστάσεις, με αποτέλεσμα να παράγονται υλικά με κατευθυνόμενη κατά κάποιον τρόπο σύνθεση δημιουργώντας είτε πόρους είτε κανάλια τα οποία δύναται να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές.(β) Όλοι οι συνυποκαταστάτες που χρησιμοποιήθηκαν, χηλικοί (2,2′-bpy, phen) ή γεφυρωτικοί (4,4’-bpy) συναρμόζονται στα μεταλλικά ιόντα που ανήκουν στα στοιχεία μετάπτωσης του περιοδικού πίνακα (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Co2+, Mn2+), παρουσία διαφόρων φωσφονικών υποκαταστατών (HEDP, PPA, PAA, CEPA, και EDPA) δίνοντας ιοντικά σύμπλοκα ή πολυμερή συναρμογής διαστάσεων 1D, 2D, ή 3D.(γ) Τα μόρια φωσφονικού μπορούν να δράσουν ως αντισταθμιστικά ιόντα ενώ ταυτόχρονα γεφυρώνουν τις δομές όπως στο υλικό [Ni(4,4’-bpy)(EDPA)(H2O)4]·H2O(δ) Η γεωμετρία των μεταλλικών κέντρων οφείλεται κατά κύριο λόγω στο είδος του φωσφονικού που χρησιμοποιείται. Έτσι η παρατηρείται η διακύμανση των αριθμών ένταξης που αναφέρθηκαν παραπάνω για τα μεταλλικά ιόντα που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη. (ε) Βασικός παράγοντας για την διαμόρφωση και την τελική δομή των υλικών ήταν οι αλληλεπιδράσεις τύπου π-π μεταξύ των αρωματικών δακτυλίων των Ν-ετεροκυκλικών μορίων που χρησιμοποιήθηκαν αλλά και από τους σχηματιζόμενους δεσμούς υδρογόνου.