Двумерный слоистый координационный полимер с уникально высоким коэффициентом расширения синтезировали ученые кафедры неорганической химии химфака МГУ, 7 марта сообщает пресс-служба университета.

Полимеры на основе моногидрата пропионата церия обладают свойством сильно менять свои физические свойства при изменении внешних условий. Причем эффект анизотропен: созданный химиками МГУ материал при нагревании сильно расширяется в одном направлении, одновременно сильно сжимаясь в другом. Наблюдаемый эффект в десятки раз превышает анизотропные свойства большинства других веществ и материалов.

Исключительные механические свойства полученного материала были предсказаны квантово-химическими расчетами. Еще одной особенностью нового материала, открывающей перспективы его использования в современных высокоточных устройствах, является его слоистая структура, позволяющая получать для них атомно-ровную поверхность.

Руководитель исследовательской группы, старший научный сотрудник лаборатории химии координационных соединений химфака МГУ Дмитрий Цымбаренко пояснил:

«С практической точки зрения открывается возможность для его использования в разработке высокоточных термических приводов и при создании термоконденсаторов, в которых емкость напрямую зависит от температуры».

Исследователи синтезировали новый материал в виде монокристаллов двух модификаций α и β. Причем для α-политипа эффект анизотропного теплового расширения был нелинейным, и в окрестности температуры -70 ºC значения линейных коэффициентов теплового расширения достигали рекордных значений — положительного +900 МК⁻¹ в одном направлении и отрицательного -430 МК⁻¹ в другом, при типичных величинах 1–20 МК⁻¹.

Исследователи предполагают, что подобные координационные полимеры могут быть созданы и для трехзарядных ионов той же группы, в том числе празеодима или неодима. Такие соединения открывают перспективы созданию высокоточных термомеханических преобразователей и электронных компонентов с переменной емкостью.

Результаты исследования авторы представили в статье «Политипизм и зависящее от укладки колоссальное положительное и отрицательное тепловое расширение в двумерном слоистом координационном полимере на основе церия», опубликованном в журнале Crystal Growth & Design.