Notizia

Oct 16, 2023

Indagare le proprietà fisico-chimiche, gli attributi strutturali e la dinamica molecolare dei prodotti organici

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6133 (2023) Citare questo articolo

653 accessi

Dettagli sulle metriche

Una comprensione approfondita delle proprietà fisico-chimiche dell'ibrido organico-inorganico [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6 la cui struttura corrisponde alla formulazione [NH3(CH2)2NH3]2CdBr4· 2Br è essenziale per la sua applicazione in batterie, supercondensatori e celle a combustibile. Pertanto, questo studio mirava a determinare la struttura cristallina, la transizione di fase, la geometria strutturale e la dinamica molecolare di questi complessi. Considerata la sua importanza, è stato cresciuto un singolo cristallo di [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6; la struttura cristallina è risultata monoclina. Le temperature di transizione di fase sono state determinate essere 443, 487, 517 e 529 K, e il cristallo era termicamente stabile fino a 580 K. Inoltre, gli spostamenti chimici NMR 1H, 13C, 14N e 113Cd causati dal campo locale che circonda il Il nucleo risonante del catione e dell'anione variava con l'aumentare della temperatura, insieme all'ambiente circostante dei loro atomi. Inoltre, il tempo di rilassamento del reticolo spin 1H T1ρ e 13C T1ρ, che rappresentano il trasferimento di energia attorno agli atomi 1H e 13C del catione, rispettivamente, variavano significativamente con la temperatura. Di conseguenza, i cambiamenti nella geometria di coordinazione del Br attorno al Cd nell'anione CdBr6 e nell'ambiente di coordinazione attorno all'N (nel catione) sono stati associati ai cambiamenti nel legame idrogeno N–H···Br. La geometria strutturale ha rivelato informazioni critiche riguardanti il ​​meccanismo di base dei composti ibridi organici-inorganici.

I composti organici-inorganici di tipo perovskite sono stati ampiamente studiati nel campo della fotoelettronica e sono stati ampiamente applicati in sistemi come celle solari e dispositivi emettitori di luce1,2,3,4,5,6. Le proprietà fisico-chimiche e le transizioni di fase strutturali dei composti organici-inorganici sono legate alla loro struttura e alle interazioni tra cationi e anioni7. I recenti progressi nello sviluppo di celle solari ibride basate su composti organici-inorganici hanno aumentato la richiesta di caratterizzazione delle dinamiche e delle strutture dei loro vari costituenti in relazione al loro potenziale impatto8. In questo studio sono state chiarite le proprietà sopra menzionate.

Composti organici-inorganici a base di perovskiti zero e bidimensionali [NH3(CH2)nNH3]BX4 (n = 2, 3, ∙∙∙; B = 55Mn, 59Co, 63Cu, 65Zn, 113Cd; X = Cl, Br) 9,10,11,12,13,14,15,16,17 e [CnH2n+1NH3]2BX412, 18,19,20 sono interessanti per la loro elevata stabilità termica e l'ampio campo di applicazione. Studi su [NH3(CH2)nNH3]BX2X2', contenente diversi ioni alogeno, sono stati riportati da Abdel-Aal et al.21,22,23. Un gruppo interessante di composti ibridi comprende composti stratificati di tipo perovskite contenenti cationi e anioni metallo-alogeno stratificati. Le proprietà fisiche di questi composti sono attribuite ai legami idrogeno N‒H···X tra i loro cationi e anioni13, 14, 24,25,26. La flessibilità strutturale e le proprietà ottiche non lineari di queste perovskiti sono attribuite al materiale organico, mentre le loro proprietà termiche e meccaniche sono legate al materiale inorganico27, 28. Questi composti sono attraenti a causa delle loro diverse strutture cristalline e transizioni di fase, che sono correlate con la loro Dinamica strutturale cationica e anionica.

Sono stati coltivati ​​cristalli di [NH3(CH2)2NH3]2CdBr6, vale a dire [NH3(CH2)2NH3]2CdBr4·2Br, simili ai composti menzionati sopra, e la struttura di questo cristallo singolo e gli studi di risonanza del quadrupolo nucleare (NQR) di 79Br e 81Br sono stati riportati da Krishnan et al.29. La struttura a 300 K è stata segnalata come monoclina, gruppo spaziale P21/m con le costanti reticolari a = 6,69 Å, b = 20,50 Å, c = 6,37 Å, β = 93,4° e Z = 4. I due N(1) e gli atomi N(2) del catione [NH3(CH2)2NH3] erano cristallograficamente inequivalenti. Sebbene sia stato riportato l'esperimento sullo spettro NQR di 79,81 Br in base al cambiamento di temperatura e alla struttura cristallina a 300 K, lo spettro di risonanza magnetica nucleare (NMR) e l'esperimento sul tempo di rilassamento del reticolo di spin per altri nuclei non sono stati eseguiti.