Химия на бъдещето

Колектив от български учени от Института по обща и неорганична химия на Българската академия на науките публикуваха обзорна статия в престижното списание Chemical Reviews. То се издава от Американското химическо дружество и е едно от най-реномираните – оглавява ранглистата в областта на химията с импакт-фактор за 2019 г. – 52,758.
Автори на статията са чл.-кор. проф. д.н. Константин Хаджииванов, доц. д-р Димитър Панайотов, проф. д-р Михаил Михайлов,
доц. д-р Елена Иванова доц. д-р Кристина Чакърова, доц. д-р Станислава Андонова и доц. д-р Никола Дренчев. Обзорът е фокусиран върху изучаване на взаимодействието на метал-органични структури с различни газови молекули (молекули-сонди и целеви молекули, като CO2 и H2) посредством вибрационна спектроскопия. Молекулите сонди слабо взаимодействат с веществото, но когато се адсорбира такава молекула, се получава информация за мястото, където е абсорбирана, което няма как да се види иначе. Това позволява детайлно охарактеризиране на материалите, докато целевите молекули имат отношение към зелената химия, т.е. към опазване на околната среда (съхранение на водород, сепариране на CO2).
„Метал-органичните структури са сравнително нов клас химични съединения с възможности за фина настройка на техните свойства и с потенциално приложение в най-различни области, като адсорбция, катализ, сензорика, биохимия и др. – коментира чл.-кор. проф. д.н. Константин Хаджииванов. – За първи път тези съединения се синтезират преди около 20 години. Особеното е, че се състоят от една неорганична част, свързана с органична молекула. При промяна на размерите и свойствата на органичните молекули могат да се получават материали с най-различни структури. Тук важни са порите – веществата, които реагират, навлизат в тях и така цялото вещество участва в химичните процеси, не само повърхността му. И това е много съществено за адсорбционни, каталитични и всякакви свойства. Освен това тези пори могат да се регулират. Ако органичният линкер е малко по-дълъг, тогава порите ще станат по-големи. Освен това могат да се променят свойствата – върху органичния линкер може да се закачи някаква функционална група – примерно нитрат или сулфат, което да промени свойствата в желана посока. Това е съединение, което има изключително много възможности за адаптиране и евентуални приложения. Напоследък постоянно излизат съобщения за нови и нови синтезирани състави, което е част от химията на бъдещето. Все още има прекалено много съединения, които ще се синтезират допълнително. И за да могат да се синтезират с успех за даден процес, е необходимо да се знаят как влияят различни групи на свойствата им – т.е. трябва много добре да се охарктеризират. Български учени участвахме в един доста мащабен европейски проект за над 10 млн. евро. Задачата ни бе да характеризираме такива съединения, синтезирани от наши партньори и така придобихме доста голям опит. Чрез установяване на свойствата, може да се въздейства върху целенасочения синтез на материали с определени характеристики. Ние сме специалисти във вибрационната спек-
троскопия – това е един от силните методи за анализ, който дава информация на молекулно ниво. Когато почнаха да се синтезират тези съединения, бързо стана ясно, че те са много перспективни. Масово почнаха да ги изследват, но невинаги от специалисти, които владеят вибрационната спектроскопия. Така много пъти се стигаше до грешни изводи и некоректни заключения. Затова се появи необходимостта от едно такова критично систематизиране на наличния материал – кое е вярно, кое е грешно, какви са перспективите. Поканиха ни да напишем тази статия, което беше доста приятно за нас. Надяваме се, че публикацията ще допринесе за коректното охарактеризиране в световен мащаб на тези съединения чрез спектроскопията.“
Статията е резултат от провежданите авангардни висококачествени научни изследвания на колектива и е изработена в рамките на Националната научна програма „Нисковъглеродна енергия за транспорта и бита – ЕПЛЮС“, финансирана от Министерството на образованието и науката.