Синтезированы гибридные бромометаллаты, содержащих элементы 15-й группы — Sb и Bi

Синтезированы два новых гибридных бромометаллата, содержащих элементы 15-й группы — Sb и Bi — в двух различных степенях окисления, +3 и +5: (AH₂)₄[Sb₂Br₁₀(SbBr₆)₂(Br)₂] (1) и (AH₂)₂[(BiᴵᴵᴵBr₆)(SbⱽBr₆)]·2H₂O (2), где A = 1,5-диметил-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан.

Используя катион биспидина в качестве мощного структурно-конформационного агента, устойчивого к сильнокислым средам и окислительным условиям, ученые лаборатории супермолекулярной химии ИОХ РАН и химического факультета МГУ смогли синтезировать органо-неорганические гибриды, содержащие комбинации катионов Sbᴵᴵᴵ/Sbⱽ или Biᴵᴵᴵ/Sbⱽ.

Кристаллические структуры указанных соединений характеризуются различными схемами слабых взаимодействий Br⋯Br, обеспечивающих связывание между анионами, а также водородными связями, связывающими органические катионы и неорганические анионы. В совокупности это приводит к идеальному упорядоченному расположению структурных блоков в кристалле без каких-либо признаков неупорядоченности. Электронные структуры обоих соединений схожи тем, что состояния M³⁺/Br⁻ (M = Sb или Bi) доминируют на вершине валентной зоны, а акцепторные состояния в запрещённой зоне (in-gap states) формируются за счёт взаимодействий Sb⁵⁺/Br⁻. В результате ширина запрещённой зоны снижается с типичных для бромометаллатов значений 2,5–3,0 эВ до 1,27 эВ (1) и 1,58 эВ (2), что благоприятно для создания светособирающих материалов для фотоэлектрических применений.

Сделаны выводы, что целенаправленное формирование состояний в запрещённой зоне (tailoring in-gap states) должно стать мощным инструментом для проектирования галогенометаллатов с заданной шириной запрещённой зоны с целью создания эффективных светособирающих соединений для фотоэлектрических устройств. При этом производные биспидина, обладающие уникальными комбинациями свойств, открывают перспективы для рационального дизайна новых органо-неорганических гибридов.

Источник: VatsadzeLab (ИОХ РАН)