Új tulajdonságokat mutató elektronvezető polimerek előállítása és jellemzése = Synthesis and characterization of electronically conducting polymers with new properties

A kutatás témája olyan konjugált polimereken alapuló összetett anyagok előállítása, jellemzése és alkalmazási lehetőségeik feltárása volt, melyek mágneses, termoelektromos vagy fotokatalitikus sajátságokat mutatnak. Megvalósítottuk magnetit nanorészecskék szerves közegbe történő átvitelét, és igazoltuk a magnetit nanorészecskék felületén elhelyezkedő hidroxil- és a karbonsavval szubsztituált tiofének karboxil-csoportja közötti kölcsönhatás kémiai jellegét. A magnetit nanorészecskék felületén megvalósított adszorpciója útján eredményesen építettünk be polipirrol elektródba B12 vitamint. Megvalósítottuk titán-dioxid és szén nanocső kötegeknek vezető polimerekkel történő kombinálását. Kiemelkedő termoelektromos sajátsággal rendelkező 3-alkiltiofének polimerjeit átkristályosítva – nemesfémek beépítése révén – nanoszálas kompozitokat alakítottunk ki. A mintákat átfogóan jellemeztük az anyagtudomány területén általánosan használt technikák (röntgen-diffrakció, spektroszkópiák, elektronmikroszkóp, elektrokémiai nanogravimetria, vezetésmérés) alkalmazásával. Az irodalomban elsőként kidolgoztuk az in situ spektroelektrokémiai és impedanciamérés szimultán alkalmazhatóságát, kimutattuk és értelmeztük a vezetés kialakulásának az egyes töltéshordozókkal való – változó – korrelációját. Felhívtuk a figyelmet az elektronegatív anionok jelenlétében történő elektrokémiai polimerizáció veszélyére, és körültekintő alkalmazásának szükségességére. | During the project, conducting polymer based composites – exhibiting magnetic, thermoelectric or photocatalytic properties - have been synthesized. We realised the transfer of magnetic nanoparticles into organic media, and proved the chemical pattern of the interaction between the hydroxyl group on the surface of the magnetic nanoparticles and the carboxyl group of the acid substituted thiophenes. Exploiting the adsorption of vitamin B12 on the magnetite nanoparticles, its successful incorporation into polypyrrole has been achieved. Composites of conducting polymers with nanotube arrays of titanium dioxide and carbon have been also synthesized. Via re-crystallisation of poly(3-alkylthiophenes) – possessing extraordinary good thermoelectric property – nanofils of composites with noble metals have been prepared. The composites have been characterized widely with XRD, SEM – EDX, EQCM, ac conductance, as well as by diffuse reflection mode, UV-VIS absorption and FTIR – ATR mode spectroscopy. For the first time in the literature, we elaborated the application of in situ spectroelectrochemistry and in situ conductance in a hyphenated mode, and elucidated the background of differences in the correlation between the development of the conductance and the optically distinguishable charge carriers. We called the attention to the potential dangers arising during the electro-polymerisation in the presence of electronegative anions, and to the necessity of its careful consideration

Bioaktív polimerek fémkomplexeinek előállítása és szerkezetvizsgálata oldat- és szilárdfázisban, komplexkémiai tényezők hatása a képződő kompozitanyagok nanoszerkezetére = Synthesis and structural characterization of biopolymer-metal ion complexes in solutions and in the solid state; the effect of coordination chemical parameters on the nanometric morphology of the complexes formed

Legfontosabb eredmények (i) a Fe(III)-kitozán rendszer nanoszerkezetének jellemzése és in vitro orvosdiagnosztikai alkalmazása; (ii) a kitozán analitikai kémiájának továbbfejlesztése; (iii) a kondroitin-szulfát hidratációjának és ellenion-megkötése dinamikájának jellemzése; (iv) a kondroitin szulfát fémkomplexeinek szerkezeti jellemzése; (v) poliszacharidokkal stabilizált, 5-10 nanométeres magnetit részecskéket tartalmazó mágneses folyadékok előállítása; (vi) mukopoliszacharidok és modellvegyületeik Fe(III)-komplexeinek SXRD és EXAFS tanulmányozása; (vii) mukopoliszacharidok és a karboximetil-cellulóz Sn(IV) komplexeinek jellemzése; (vii) nanoméretű TiO2 fotokatalizátorok polimer templátok jelenlétében történt, valamint lánghidrolitikus előállítása és jellemzése; (viii) biopolimer molekulákat (többek között a DNS-t) funkcionálisan modellező ligandumok Sn(IV)-komplexeinek jellemzése; (ix) a projekt témaköréhez közvetlenül kapcsolódó 5 összefoglaló mű megírása. A projekt eredményeiből 18 referált tudományos közlemény (ebből 15 külföldi folyóiratban Össz.IF = 35,53) és 1 könyvfejezet született, és további 4 publikáció áll közlés alatt. A projekt 8 hazai és 13 nemzetközi konferencia megjelenést támogatott, utóbbiakból további 6 teljes terjedelmű közlemény jelent meg konferencia kiadványban. A projektbe bevont egyetemi hallgatók az elért eredményekből 10 diploma-, 9 projektmunka és 6 diákköri dolgozatot írtak, és 4 PhD értekezéshez használták fel ill. fogják majd felhasználni. | The outcomes are (i) characterization of the nanostructure of the Fe(III)-chitosan system and its in vitro diagnostic use; (ii) further development of the analytical chemistry of chitosan; (iii) characterization of the hydration of chondroitin-sulphate and the dynamics of its bound counterions; (iv) characterization of complexes of chondroitin-sulphate and various metal ions; (v) preparation of 5-10 nm wide magnetite particles stabilized by polysaccharides; (vi) SXRD and EXAFS of Fe(III)-complexes of mucopolysaccharides and their small molecular models; (vii) characterization of the Sn(IV)-complexes of mucopolysaccharides and carboxymethyl-cellulose; (vii) preparation of TiO2 nanoparticles obtained by using organic polymeric templates and by flame-hydrolisis; (viii) characterization of complexes of Sn(IV) and small molecular ligands functionally modeling biopolymers (e.g., DNA); (ix) preparation of 5 review papers. They resulted 18 refereed publications (15 in international journals, Sum.IF = 35,53) and 1 book chapter, and 4 papers in well advanced stage. The project supported 21 conference appearances (13 of them international, yielding 6 full size conference publications). Students involved in the project prepared 10 diploma works, 9 mid semester scientific project works and 6 theses for the conference of the Young Scientist's Society. The achievements of the project contribute to the (defended or to be written) thesis of 4 PhD students