Sorption of Polymethine Dyes on Nanographites and Carbon Nanotubes

A. V. Kulinich; A. A. Ishchenko; L. F. Sharanda; S. V. Shulga; V. M. Ogenko

doi:10.15407/ujpe63.5.379

Сорбція поліметинових барвників на нанографітах та вуглецевих нанотрубках

Автор(и)

A. V. Kulinich Institute of Organic Chemistry, Nat. Acad. Sci of Ukraine
A. A. Ishchenko Institute of Organic Chemistry, Nat. Acad. Sci of Ukraine
L. F. Sharanda V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry, Nat. Acad. Sci. of Ukraine
S. V. Shulga V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry, Nat. Acad. Sci. of Ukraine
V. M. Ogenko V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry, Nat. Acad. Sci. of Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe63.5.379

Анотація

Сорбцiя функцiональних молекул – простий i досить ефективний спосiб модифiкацiї наноструктур. Метою цiєї роботи було вивчення сорбцiї полiметинових барвникiв рiзної йонностi на нанографiтах i вуглецевих нанотрубках. Впроваджено просту методику отримання макроскопiчних кiлькостей нанографiту (десятки грамiв) з доступного вихiдного матерiалу. Виконана хiмiчна функцiоналiзацiя отриманого нанографiту з метою варiювання його зв’язуючих властивостей. Отриманi стабiльнi суспензiї нанографiту i його модифiкованих форм у водi i органiчних розчинниках. Виявлено, що катiоннi, анiоннi i нейтральнi (мероцiанiни) полiметиновi барвники неефективно сорбуються поверхнею дослiджуваних нанографiтiв. Вуглецевi нанотрубки рiзних типiв (одно-, дво- i багатостiннi) за тих самих умов утворюють стiйкi асоцiати з полiметиновими барвниками, що в першу чергу проявляється в зменшеннi iнтенсивностi поглинання барвникiв у часi, а також у додатковiй стабiлiзацiї суспензiї нанотрубок. Розрахунки DFT показують, що вивченi барвники дiйсно не схильнi зв’язуватися з нанографiтами, але можуть утворювати бiльш стабiльнi агрегати з вуглецевими нанотрубками.

Посилання

<ol>
<li>K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science 306 (5696), 666 (2004).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1102896">https://doi.org/10.1126/science.1102896</a>
</li>
<li>N. Komatsu, N. Kadota, T. Kimura, Y. Kikuchi, M. Arikawa. Remarkable improvement in efficiency of filtration method for fullerene purification. Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 15, 217 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1080/15363830701421405">https://doi.org/10.1080/15363830701421405</a>
</li>
<li>M.C. Hersam. Progress towards monodisperse single-walled carbon nanotubes. Nat. Nanotechnol. 3, 387 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1038/nnano.2008.135">https://doi.org/10.1038/nnano.2008.135</a>
</li>
<li>G. Ning, T. Li, J. Yan, C. Xu, T. Wei, Z. Fan. Three-dimensional hybrid materials of fish scale-like polyaniline nanosheet arrays on graphene oxide and carbon nanotube for high-performance ultracapacitors. Carbon 54, 241 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.11.035">https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.11.035</a>
</li>
<li>K. Kusakabe, M. Maruyama. Magnetic nanographite. Phys. Rev. B 67, 092406 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.092406">https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.092406</a>
</li>
<li>X. Huang, X. Qi, F. Boey, H. Zhang. Graphene-based composites. Chem. Soc. Rev. 41, 666 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1039/C1CS15078B">https://doi.org/10.1039/C1CS15078B</a>
</li>
<li>M.F.L. De Volder, S.H. Tawfick, R.H. Baughman, A.J. Hart. Carbon nanotubes: present and future commercial applications. Science 339 (6119), 535 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.1222453">https://doi.org/10.1126/science.1222453</a>
</li>
<li>A.A. Ishchenko. Structure and spectral-luminescent properties of polymethine dyes. Russ. Chem. Rev. 60, 865 (1991).
<a href="https://doi.org/10.1070/RC1991v060n08ABEH001116">https://doi.org/10.1070/RC1991v060n08ABEH001116</a>
</li>
<li>A. Mishra, R.K. Behera, P.K. Behera, B.K. Mishra, G.B. Behera. Cyanines during the 1990s: A review. Chem. Rev. 100, 1973 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1021/cr990402t">https://doi.org/10.1021/cr990402t</a>
</li>
<li> F. W?urthner, T.E. Kaiser, C.R. Saha-M?oller. J-aggregates: From serendipitous discovery to supramolecular engineering of functional dye materials. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 3376 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1002/anie.201002307">https://doi.org/10.1002/anie.201002307</a>
</li>
<li> N.N. Ledentsov, V.M. Ustinov, V.A. Shchukin, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Quantum dot heterostructures: Fabrication, properties, lasers (Review). Semiconductors 32, 343 (1998).
<a href="https://doi.org/10.1134/1.1187396">https://doi.org/10.1134/1.1187396</a>
</li>
<li> Z.Y. Xia, S. Pezzini, E. Treossi, G. Giambastiani, F. Corticelli, V. Morandi, A. Zanelli, V. Bellani, V. Palermo. The exfoliation of graphene in liquids by electrochemical, chemical, and sonication-assisted techniques: A nanoscale study. Adv. Funct. Mater. 23, 4684 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1002/adfm.201370188">https://doi.org/10.1002/adfm.201370188</a>
</li>
<li> A.V. Melezhyk, A.G. Tkachev. Synthesis of graphene nanoplatelets from peroxosulfate graphite intercalation compounds. Nanosystems: Phys. Chem. Math. 5, 294 (2014).
</li>
<li> K.F. Mak, L. Ju, F. Wang, T.F. Heinz. Optical spectroscopy of graphene: From the far infrared to the ultraviolet. Solid State Commun. 152, 1341 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.04.064">https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.04.064</a>
</li>
<li> Chemistry of Heterocyclic Compounds. Vol. 18. The Cyanine Dyes and Related Compounds. Edited by F.M. Hamer (Wiley, 1964) [ISBN: 9780470381816].
</li>
<li> A.V. Kulinich, N.A. Derevyanko, A.A. Ishchenko. Synthesis and spectral properties of malononitrile-based merocyanine dyes. Russ. Chem. Bull. 54, 2820 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1007/s11172-006-0196-0">https://doi.org/10.1007/s11172-006-0196-0</a>
</li>
<li> A.A. Ishchenko, A.V. Kulinich, S.L. Bondarev, V.N. Knyukshto. Electronic structure and fluorescent properties of malononitrile-based merocyanines with positive and negative solvatochromism. Optics Spectrosc. 104, 57 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1134/S0030400X08010086">https://doi.org/10.1134/S0030400X08010086</a>
</li>
<li> S. Cambr’e, J. Campo, C. Beirnaert, C. Verlackt, P. Cool, W. Wenseleers. Asymmetric dyes align inside carbon nanotubes to yield a large nonlinear optical response. Nat. Nanotechnol. 10, 248 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1038/nnano.2015.1">https://doi.org/10.1038/nnano.2015.1</a>
</li>
<li> C.J. MacNevin, D. Gremyachinskiy, C.-W. Hsu, L. Li, M. Rougie, T.T. Davis, K.M. Hahn. Environment-sensing merocyanine dyes for live cell imaging applications. Bioconjugate Chem. 24, 215 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1021/bc3005073">https://doi.org/10.1021/bc3005073</a>
</li>
<li> A.V. Kulinich, A.A. Ishchenko, A.K. Chibisov, G.V. Zakharova. Effect of electronic asymmetry and the polymethine chain length on photoprocesses in merocyanine dyes. J. Photochem. Photobiol. A 91, 274 (2014).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2013.09.016">https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2013.09.016</a>
</li>
<li> M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A. Marenich, J. Bloino, B.G. Janesko et al. Gaussian 09, Rev. D.01 (Gaussian, Inc., 2009).
</li>
<li> D. Pandey, R. Reifenberger, R. Piner. Scanning probe microscopy study of exfoliated oxidized graphene sheets. Surf. Sci. 602, 1607 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.susc.2008.02.025">https://doi.org/10.1016/j.susc.2008.02.025</a>
</li>
<li> P. Lutsyk, R. Arif, J. Hruby, A. Bukivskyi, O. Vinijchuk, M. Shandura, V. Yakubovskyi, Y. Kovtun, G.A. Rance, M. Fay, Y. Piryatinski, O. Kachkovsky, A. Verbitsky, A. Rozhin. A sensing mechanism for the detection of carbon nanotubes using selective photoluminescent probes based on ionic complexes with organic dyes. Light Sci. Appl. 5, e16028 (2016).
<a href="https://doi.org/10.1038/lsa.2016.28">https://doi.org/10.1038/lsa.2016.28</a>
</li>
<li> P.A. Gowrisankar, K. Udhayakumar. Electronic properties of boron and silicon doped (10, 0) zigzag single-walled carbon nanotube upon gas molecular adsorption: a DFT comparative study. J. Nanomater. 2013, 293936 (2013).
</li>
<li> D. Hedman, H. Reza Barzegar, A. Ros’en, T. W?agberg, J.A. Larsson. On the stability and abundance of single walled carbon nanotubes. Sci. Rep. 5, 16850 (2015).
<a href="https://doi.org/10.1038/srep16850">https://doi.org/10.1038/srep16850</a></li>

Downloads

PDF (English)

Опубліковано

2018-07-03

Як цитувати

Kulinich, A. V., Ishchenko, A. A., Sharanda, L. F., Shulga, S. V., & Ogenko, V. M. (2018). Сорбція поліметинових барвників на нанографітах та вуглецевих нанотрубках. Український фізичний журнал, 63(5), 379. https://doi.org/10.15407/ujpe63.5.379

Завантажити посилання

Номер

Том 63 № 5 (2018)

Розділ

Фізика поверхні

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.