В лаборатории «Многомасштабное моделирование многокомпонентных функциональных материалов» ЮУрГУ создают вещества будущего – ковалентные органические каркасы. Они помогут расширить диапазон лазерных волн, обеспечить преобразования света, требующие «нелинейной оптики», сообщили в пресс-службе вуза.
По словам ученых, прежде чем материал появится, он должен быть смоделирован на компьютере с помощью методов вычислительной математики. Тогда его свойства можно спроектировать оптимально.
В новой разработке сотрудников ЮУрГУ речь идет о нецентросимметричных каркасах, которые оказываются гораздо стабильнее молекулярных кристаллов, состоящих из легких атомов.
«Одним из наиболее перспективных материалов для нелинейно-оптических применений, разработанных в последние десятилетия, является семейство металлоорганических координационных полимеров, – рассказала старший научный сотрудник НИЛ «Многомасштабное моделирование многокомпонентных функциональных материалов», кандидат химических наук Ирина Юшина. – Они демонстрируют большое разнообразие пространственного расположения структурных блоков, характеристик пор и структурных переходов».
В дополнение к этому разрабатывается новый класс материалов – ковалентные органические каркасы. Они составлены из органических структурных блоков, которые полностью состоят из ковалентных связей между легкими атомами (углерод, кремний, бор, кислород, азот). На этой «нано-стройке» блоки тщательно подбираются, компьютер просчитывает условия их сборки друг с другом – так создаются упорядоченные конструкции.
«Особенную важность приобретает изучение высокосимметричных каркасов, – отметила Ирина Юшина. – Выбор модельных объектов был обусловлен высокой стабильностью и кубической симметрией каркасов на основе тетра (4-дигидроксиборилфенил) метана, -силана и –германа».
Одна из целей эксперимента – создать материал, обеспечивающий «генерацию второй гармоники».
«Мы продемонстрировали возможность регистрации сигнала второй гармоники от ковалентного органического каркаса кубической симметрии семейства COF-102 с заменой центрального атома в ряду углерод – кремний – германий и с замещением галогена в ароматическом кольце, – пояснила Ирина Юшина. – Обнаружено решающее влияние длины связи между центральным атомом и бензольным кольцом на возникновение нелинейных свойств в ряду галоген-замещенных каркасов».
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
