КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР В СИСТЕМЕ СЕРЕБРО-ЖИДКИЙ КРИСТАЛЛ

Шабатина Т.И., Тимошенко В.А., Морозов Ю.Н., Сергеев Г.Б.

Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова

Пленочные материалы на основе самоорганизующихся органических мезогенных молекул, включающие атомы, малые кластеры и наночастицы металлов представляют большой фундаментальный интерес, а также предполагают ряд важных практических применений, в том числе в нелинейной оптике и наноэлектронике. Включение атомов металлов в жидкокристаллическую матрицу изучали на примере систем "серебро-мезогенный цианобифенил", получаемых низкотемпературной соконденсацией паров металла и мезогенного компонента. В качестве методов исследования были выбраны политермическая ИК-, УФ-видимая спектроскопия, а также просвечивающая электронная микроскопия.

В результате спектроскопического исследования образцов пленок с соотношением компонентов 1:10-1:100 при 90 К, а также тройных соконденсатов Ag-CB-декан обнаружены низкотемпературные комплексы, образующиеся вследствие взаимодействия атомов серебра и p-электронной системы молекул цианобифенила. В УФ–видимых спектрах соконденсатов при 90 К выявлена структурированная полоса поглощения с максимумом при 360-400 нм. Квантово-химическое моделирование возбужденных состояний комплекса показывает наличие нескольких интенсивных переходов переноса заряда типа металл-лиганд и лиганд-лиганд. Поглощение в этой области исчезает при разогреве пленки соконденсата до 200-300 К. Таким образом, нагрев образца до комнатной температуры приводит к термической деградации комплекса и агрегации высвобождающихся атомов серебра. Возникающая при этих температурах широкая полоса с максимумом 440 нм обусловлена поглощением поверхностных плазмонов наноразмерных частиц серебра. Дальнейший нагрев образца до 310 К приводит к переходу образца в нематическую мезофазу и красному сдвигу максимума полосы поглощения, что может соответствовать как укрупнению частиц серебра вследствие дальнейшей агрегации, так и образованию несферических, анизотропных частиц металла. Действительно, исследование методом электронной микроскопии пленочных образцов, полученных при капсулировании Ag и 5CB в поли-параксилилен в условиях вакуумной соконденсации реагентов, было обнаружено два вида наночастиц, стабилизированных в мезогенной матрице при комнатной температуре: глобулярные частицы серебра диаметром 15-30 нм и анизотропные частицы длиной более 200 нм.

Работа выполнена при финансовой поддержке ранта РФФИ 00-03-32944 Федеральной Программы "Университеты России".