Movimiento inesperado del huésped durante una transición de fase en un compuesto de inclusión ferroelástico

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La cristalografía es una técnica de cristalografía.
• Química supramolecular de las moléculas.

Sus antecedentes:

• Los compuestos de inclusión de urea (UIC) son valiosos para estudiar el cambio de dominio ferroelástico y el reconocimiento molecular.
• El modo de embalaje P2 ((1) / n en ciertos UIC presenta bucles de hexámero de urea apilados, con distorsiones influenciadas por las conformaciones de las moléculas invitadas.
• Estos UIC son potencialmente ferroelásticos, pero la reorientación del dominio se ve obstaculizada por los requisitos estructurales y las distorsiones significativas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar UICs ferroelásticos con distorsiones mínimas de la simetría hexagonal mediante la formación de soluciones sólidas.
• Para investigar el comportamiento ferroelástico y las transiciones de fase de UICs con huéspedes de clase mixta.
• Comprender los factores que limitan la formación de soluciones sólidas en las UIC de bucle apilado.

Principales métodos:

• Síntesis y análisis cristalográfico de compuestos de inclusión de urea con varios huéspedes, incluidos compuestos de sustitutos mixtos como Cl(CH2)6CN/urea.
• Investigación de la reorientación del dominio ferroelástico bajo tensión mecánica.
• Estudios de difracción de rayos X a temperatura variable para caracterizar las transiciones de fase.

Principales resultados:

• No se pudieron formar soluciones sólidas entre diferentes series de UIC de bucle apilado (por ejemplo, Cl ((CH2) 6Cl y NC ((CH2) 6CN).
• Los cristales Cl(CH2)6CN/urea exhibieron una distorsión mínima (0,5%) y mostraron una reorientación del dominio ferroelástico a altas fuerzas.
• Se produjo una transición de fase no topoquímica en Cl ((CH2) 6CN / urea a -66 ° C, que implica una traducción de huéspedes significativa impulsada por cambios conformacionales menores.

Conclusiones:

• La dificultad para formar soluciones sólidas surge de la ocupación preferencial del sitio por diferentes tipos de huéspedes, no de la orientación de la tensión.
• El gran desplazamiento de huéspedes durante la transición de fase en Cl(CH2) 6CN/urea explica las limitaciones en la creación de soluciones sólidas mixtas.
• El diseño de nuevos materiales requiere una comprensión matizada de las interacciones huésped-anfitrión más allá del simple isomorfismo.