ИСТИНА

Поиск новых углеродных материалов с уникальными свойствами для создания энергоэффективных устройств на органической основе является актуальным трендом современного научного общества. Каркасы классических фуллеренов состоят только из пентагонов и гексагонов и при построении подчиняются правилу изолированных пентагонов – Isolated Pentagon Rule (IPR). Фуллерены С60 и С70, а также их производные являются важными объектами в области органической электроники, поскольку выступили одними из первых используемых органических полупроводниковых материалов с электронным типом проводимости и до сих пор находят свое применение при конструировании полимерных и перовскитных солнечных батарей, металл-ионных аккумуляторов, мембранных материалов и т.д. Долгое время редкими примерами неклассических фуллеренов, содержащих смежные пентагоны (т.н. non-IPR фуллерены), для которых предсказывают необычные химические, электрохимические и электронные свойства, были хлорпроизводные фуллеренов С50 и С72, образующиеся в небольших количествах в электродуговом синтезе в присутствии хлорсодержащих добавок [1]. Обнаруженные проф. С.И. Трояновым перегруппировки Стоуна-Вейлза (поворот C–C связи каркаса на 90°), инициируемые при высокотемпературном хлорировании высших фуллеренов, открыли путь к созданию новых неклассических углеродных наноструктур. Доступность хлоридов фуллеренов с неклассическими каркасами, а также возможность их химического или электрохимического дехлорирования с последующим «сшиванием» углеродных клеток за счет наличия высокореакционных С–С связей, образованных смежными пентагонами, открывает возможность создания новых полимерных материалов с уникальными свойствами. К настоящему времени разработаны методики получения хлоридов non-IPR фуллеренов С60 с хорошими выходами, содержащих в своей структуре от двух до пяти пар смежных пентагонов. Образование неклассических фуллеренов происходит за счет трансформации углеродного каркаса IPR фуллерена С60 в результате последовательных перегруппировок Стоуна-Вейлза, инициируемых высокотемпературным хлорированием, например, при помощи SbCl5. Кроме того, разработаны методы получения неклассического углеродного каркаса С60, а также недоступного в рамках стандартного электродугового синтеза фуллерена С58, содержащих в структуре гептагон, пары, тройки и четверки смежных пентагонов, а также нейтрального цепочечного полимера (C60Cl4)∞. Предложенный метод трансформации углеродного каркаса успешно апробирован на ряде высших фуллеренов (С70–С96). Показано, что полимерные материалы, получаемые путем электрохимически и термически инициируемой полимеризации новых неклассических углеродных наноструктур, могут применяться для создания проводящих газоплотных полимерных покрытий, а также в реакции восстановления молекулярного кислорода для замены дорогостоящих катализаторов на основе металлов платиновой группы. Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-73-10042-П.