Szilárdtestfizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
Ortelius tudományág: Szilárdtestfizika
zsűri
Fizika 1
Kutatóhely
Kísérleti Szilárdtestfizikai Osztály (MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet)
résztvevők
Bortel Gábor Kamarás Katalin Kováts Éva
projekt kezdete
2008-06-01
projekt vége
2012-06-30
aktuális összeg (MFt)
13.044
FTE (kutatóév egyenérték)
5.87
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A közelmúltban sikerült előállítanunk a molekulakristályok új családjának, a fullerén-kubán rendszer rotor-sztátor fázisainak első néhány tagját. Az új anyagokban az egymást kiegészítő molekuláris felületek tökéletes illeszkedése az orientációsan rendezett és plasztikus kristályokétól egyaránt eltérő, szokatlan dinamikát eredményez: a fullerének szabadon forognak az álló kubán molekulák alkotta molekuláris csapágyakban. Magasabb hőmérsékleten a kristályok topokémiai reakciók során nagy stabilitású kopolimerekké alakulnak. Jelen kutatási terv célkitűzése az anyagcsalád módszeres kifejlesztése, a szerkezet, a dinamika és a fizikai és kémiai tulajdonságok minél jobb megértése. A komponensek méretének és alakjának változtatásával rokon szerkezetű szupramolekuláris kristályok egész sorozatát állítjuk elő. Ezáltal előre tudjuk tervezni a szupramolekuláris kölcsönhatásokat, valamint azokkal párhuzamosan a rotor-sztátor sajátosságokat. Meghatározzuk az új anyagok kristályszerkezetét, valamint megpróbáljuk összeállítani a fullerén-kubán rendszer fázisdiagramját. Megpróbáljuk a rotor-sztátor anyagokat az orientációsan rendezett és a plasztikus kristályok között elhelyezkedő, új orientációs mezomorf fázisokként értelmezni. Megvalósítjuk a fullerén-kubán kristályok topokémiai kopolimerizációját, meghatározzuk a monomer egységek molekulaszerkezetét, továbbá tanulmányozzuk a polimerek optikai és mechanikai tulajdonságait.
angol összefoglaló
Recently we succeeded in the preparation of the first few members of a new family of molecular crystals, the rotor-stator phases of the fullerene-cubane system. In the new materials the perfect match of the complementary molecular surfaces gives rise to unusual dynamics, different from both the orientationally ordered and the plastic crystals: the fullerenes freely rotate in the molecular bearings of static cubane molecules. At elevated temperatures the crystals transform to high-stability copolymers via topochemical reactions. The objectives of the present research project are the systematic development of this family of materials, the better understanding of the structure, the dynamics and the physical and chemical properties. We prepare a series of related supramolecular crystals by the modification of the sizes and the shapes of the components. Thus, we can design the supramolecular interaction, and the rotor-stator characteristics, simultaneously. We detemine the crystal structure of the new materials and try to construct the phase diagram of the fullerene-cubane system. We attempt to explain the rotor-stator materials in terms of new orientational mesomorphic phases in between the orientationally ordered and the plastic crystals. We carry out the topochemical copolymerization of the fullerene-cubane crystals, determine the molecular structures of the monomer units and study the optical and the mechanical properties of the new polymers.
