Promotie dhr. O. Ivashenko: Dual photo- and redox active molecular switches for smart surfaces

Promotie: dhr. O. Ivashenko, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Dual photo- and redox active molecular switches for smart surfaces

Promotor(s): prof.dr. P. Rudolf, prof.dr. B.L. Feringa

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Moleculaire schakelaars kunnen als geheugen functioneren

Moleculaire schakelaars zijn organische moleculen waarvan de structuur of conformatie (driedimensionale structuur) verandert onder invloed van licht of elektrische spanning. Oleksii Ivashenko onderzocht of dergelijk moleculaire schakelaars gebruikt kunnen worden als moleculair geheugen als ze op een onderlaag worden vastgezet.

Bis-thiaxanthylidene overcrowded alkeen heeft lichtgevende eigenschappen die onder invloed van licht en een redox-potentiaal in oplossing kunnen schakelen van een toestand naar een andere. De verschillende toestanden waarin deze chemische verbinding kan verkeren zijn niet erg stabiel. Maar als het alkeen als monolaag op een onderlaag van goud of indiumtinoxide wordt vastgezet, worden de conformaties stabieler. Dit wordt verklaard door de intermoleculaire reacties in de monolaag. Verder maakt oxidatie naar een di-kationische toestand (++) een reversibele verandering van de bevochtigingseigenschappen van het oppervlak mogelijk. Ivashenko concludeert dat dit schakelen tussen toestanden inderdaad kan worden gebruikt als moleculaire geheugen.

Spiropyrans zijn fotochemisch en elektrochemisch schakelende moleculen die al meer dan 60 jaar bekend zijn. Met UV- of zichtbaar licht kan men dit molecuul in oplossing laten switchen tussen een structuur met een open ring en een structuur met gesloten ring. In het onderzoek van Ivashenko bleek dat reversibel schakelen ook mogelijk is in zelf-geassembleerde monolagen op goud. Bovendien werd een bundel van nabij-infraroodlicht met succes gebruikt voor het openen van de ring.

Volgens de literatuur is oxidatie van spiropyrans irreversibel omdat de ring opent en er vervolgens dimerisatie optreedt. Met behulp van verschillende spectroscopische technieken laten we in dit proefschrift zien dat dimerisatie van geöxideerd spiropyran in oplossing inderdaad gebeurt, echter niet in de vorm met de open ring, maar juist in die met de gesloten ring. Opvallend genoeg zijn ook in monolagen op goud intermoleculaire interacties gunstig voor zulke oxidatieve dimerisatie.

Monolagen van spiropyran die zowel reageren op licht als op redox-potentiaal, kunnen daarom gebruikt worden om een moleculaire schrijf-lees-wis-geheugenfunctie te ontwikkelen.

Oleksii Ivashenko (Oekraïne, 1986) studeerde aan de National Taras Shevchenko University in Kiev. Het onderzoek werd uitgevoerd aan het Zernike Institute for Advanced Materials en gefinancierd door NWO.