Супрамолекулярная химия - 8.4.4.Молекулярная протоника - 109 - читать

Супрамолекулярная химия(Страница: 109)

Страница: 
109

Супрамолекулярная химия читать 8.4.4.Молекулярная протоника 109

Протон как самый маленький ион и, подобно электрону, элементарная частица заслуживает специального внимания. Целенаправленное манипулирование протонами составляет предметмолекулярной протоники, развитие и основные характеристики которой могут быть аналогами молекулярной электроники. Несмотря на значительно большую массу протона по сравнению с массой электрона, скорости протонного переноса могут быть очень высоки, особенно если имеет место туннелирование. С другой стороны, чрезвычайно широкое распределение по скоростям переноса протона в различных системах очень полезно для дизайна разнообразных протонных устройств. Молекулярная протоника составляет, таким образом, особенно интересный раздел молекулярной ионики. Перенос протонов и градиенты концентрации протонов имеют фундаментальное значение в биоэнергетике, направляя транспортные процессы и синтез АТФ, а также в хемиоосмосе[8.213].

С переносом протона и реакциями протонирования/депротонирования могут быть сопряжены многочисленные процессы (общее описание протонного переноса см., например, в[8.214—8.217]).Протон-управляемое переключение да/нет или+/—определяетсяспособностью полиаминных рецепторов и носителей связывать и переносить катионы в непротонированном состоянии и, напротив, анионы в протонированном. Цвиттер-ионы, такие как аминокислоты, также могут переходить из связанного состояния в несвязанное и наоборот, претерпевая инверсию заряда при смене pH.

image85.png

Линейные цепи способных к протонированию или связанных водородными связями центров могут позволить создать направленный перенос протонов на большие расстояния, работая, таким образом, как протон-проводящий канал, т. е.протонный провод. Подходящими для этой цели системами могли бы быть линейные полиамины или полифенольные конденсированные ароматические фрагменты[8.218],самособирающиеся за счет водородных связей гетероциклические ленты, например116(см. разд.9.4.4)или полиэлектролитные мембраны[8.219],в которых может происходить коллективное движение протонов, приводящее к протонной проводимости.

Множественные циклические переносы протонов возможны в связанных водородными связями сетках, образованных гетероциклическими фрагментами[8.220, 8.221],или внутри колец, например, порфириновых[8.222].В макроциклических полиаминах реализуются разнообразные схемы протонирования [3.13а], которые могли бы представлять интерес как информационные единицы. При записи данных в молекулярной “памяти" посредством выжигания дыр используются процессы переноса протонов, например, в случае порфиринов и красителей с водородными связями[8.96—8.99, 8.223].Протонный перенос опосредует перенос заряда[8.224]и фазовые переходы[8.225]в твердых молекулярных материалах с водородными связями.

Фотоиндуцированный протонный перенос может быть вызван за счет больших различий кислотности или основности функциональных групп определенных структур в основном и в возбужденном состояниях[8.226].Он способен приводить к фотоиндуцированным скачкам pH[8.227,8.228]. Изменения оптических свойств при таутомерных перегруппировках в возбужденном состоянии[8.229]наблюдаются, например, при флюоресценции бипиридилдиолов[8.230].Они лежат в основе лазерных процессов с переносом протона [8.230Ь].

Медиа

See video
Видео
Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер и строением электронных оболочек. В настоящее время известно 110 элементов:...
02.04.2013 | 6:58
3,062
See video
Видео
Сервис Нигма-Химия и многие функции Нигма-математики не имеют аналогов ни в России, ни в мире.Начиная с 2009 года, Нигма разрабатывает интеллектуальную...
02.04.2013 | 6:58
3,683
See video
Видео
Основным источником этанола является нефтехимический синтез, использующий реакцию, гидратации этилена в присутствии различных катализаторов. Известны также...
02.04.2013 | 6:58
3,216