Супрамолекулярний дизайн пристроїв генерування і акумулювання електричної енергії та визначення їхніх параметрів (ID:1211015)

Для того, щоб суттєво підвищити енерговіддачу одиниці маси і об’єму речовини на даний момент уже не достатньо знаходити нові катодні мате-ріали, а потрібно вдатися до нових підходів. До них можна віднести, на-приклад, відмову від дальтонітної природи струмоутворюючих реакцій на користь максималізації впливу домішкової енергетичної топології бертоліт-них систем, а також перехід до нанорозмірності зарядонакопичувальних і енергогенеруючих часток та дублетноматричних структур, як способу ці-леспрямованого модифікування електронної будови матеріалів – “господа-рів” задля суттєвого росту ефективності інтеркаляційного струмоутво-рення. Тому застосування клатратного (або супрамолекулярного) виду орга-нізації речовин, з огляду на їх структурно-енергетичну особливість, може призвести не тільки до принципово нових закономірностей міжфазного пе-ренесення заряду, але і високоефективного ємнісного та фарадеєвського накопичення енергії. Термін “клатрат” визначає тип з'єднання включення в якому два або більше компоненти об'єднані без утворення звичайної хіміч-ної сполуки, - шляхом повного включення одного набору молекул у відпо-відну структуру, утворену іншим набором. У всіх супрамолекулярних ан-самблях рецептор (“господар”) містить молекулярні центри налаштовані на селективне зв’язування певного визначеного субстрата (“гостя”) за так зва-ним принципом “замок-ключ”. В таких системах одним з найважливіших є прнцип комплементарності – геометрична, топологічна і зарядова відповід-ність “гість – господар”. “Господарі” поділяються на 2 класи відповідно до топологічного взає-мозв'язку між “господарем” і “гостем”. Це кавітанди і клатранди. Кавіта-нди можуть бути описані як „господарі” з внутрішньомолекулярними по-рожнинами. Такий “господар” здатен зв’язувати “гостя” як в розчині, так і в твердому стані. Клатранди мають міжмолекулярні порожнинини, промі-жки між двома і більше молекулами “господарями”, і можуть існувати тільки в кристалічному або твердому стані. Якщо агрегат “господар-гість” пов'язаний переважно електростатич-ними силами (включаючи взаємодії іон-диполь, диполь-диполь, водневі зв'язки і так далі), використовують термін “комплекс”. Структури, що утримуються менш специфічними, часто слабкішими, ненапрямленими вза-ємодіями (наприклад, гідрофобними, ван-дер-ваальсовими або ефектами щільної упаковки) називаються “кавітатами” і “клатратами”. На рисунку 1 зображені молекули “господарів”, (А) - рецептори, що приймають катіони лужних металів - краун-ефіри, (В) – гідрохінони, що переважно зв’язують нейтральні субстрати.