Tematyka badań

Każdego roku zużycie energii na świecie rośnie, co stanowi poważne wyzwanie cywilizacyjne. Stąd kluczowe jest poszukiwanie nowych, wydajnych i czystych źródeł energii oraz metod jej magazynowania. Potencjalnymi rozwiązaniami są odpowiednio ogniwa paliwowe (np. wodorowe) i baterie. W obydwu przypadkach przydatne stają się stałe przewodniki jonowe, które mogą zostać wykorzystane jako elektrolity stałe w bateriach lub membrany jonowymienne w ogniwach paliwowych. To stanowi główną motywację naszych badań nad nowymi przewodnikami jonowymi.

W naszych badaniach skupiamy się na implementacji przewodnictwa jonowego do molekularnych układów koordynacyjnych z mostkami cyjankowymi, które wykazują szeregi innych funkcjonalności, takich jak porządek magnetyczny, właściwości Single Molecule Magnet, luminescencję, wrażliwość na bodźce chemiczne i fizyczne, i wiele innych. Celem takiego połączenia funkcjonalności jest otrzymanie materiałów, które będą mogły zostać zastosowane nie tylko jako elektrolity stałe czy membrany jonowymienne, ale również jako przełączniki molekularne i sensory w elektronice.

Zaletą materiałów molekularnych, takich jak układy koordynacyjne z mostkami cyjankowymi, jest możliwość projektowania ich funkcjonalności na poziomie molekularnym przez odpowiedni dobór składników budulcowych. Istotnym składnikiem materiałów przewodzących są nośniki ładunków, którymi w przypadku przewodników jonowych są ruchliwe jony, zazwyczaj kationy. Ze względu na rodzaj kationów przewodniki można podzielić na protonowe (nośnikiem ładunku są kationy H⁺) lub nie-protonowe (Li⁺, Na⁺, K⁺ itp.). W naszych badaniach rozwijamy strategie syntetyczne, które pozwalają na wprowadzenie nośników ładunku do układów koordynacyjnych z mostkami CN⁻ przy jednoczesnym projektowaniu struktur tych materiałów, które ma na celu zapewnienie odpowiednich ścieżek transportu ładunku. Przewodnictwo jonowe w otrzymanych materiałach jest badane metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS).

Reprezentatywne publikacje

1. M. Reczyński, B. Nowicka, C. Näther, M. Kozieł, K. Nakabayashi, S. Ohkoshi, B. Sieklucka, "Dehydration-Triggered Charge Transfer and High Proton Conductivity in (H3O)[NiIII(cyclam)][MII(CN)6] (M = Ru, Os) Cyanide-Bridged Chains". Inorg. Chem., 2018, 57, 13415-13422.
2. M. Reczyński, M. Heczko, M. Kozieł, S. Ohkoshi, B. Sieklucka, B. Nowicka, "Proton-Conducting Humidity-Sensitive Ni^II-Nb^IV Magnetic Coordination Network", Inorg. Chem., 2019, 58, 15812-15823.
3. J. Wang, J. J. Zakrzewski, M. Heczko, M. Zychowicz, K. Nakagawa, K. Nakabayashi, B. Sieklucka, S. Chorazy, S. Ohkoshi "Proton Conductive Luminescent Thermometer Based on Near-Infrared Emissive {YbCo₂} Molecular Nanomagnets", J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 3970-3979.

Oferta współpracy

Wszystkich zainteresowanych pomiarami impedancji oraz studentów zainteresowanych realizacją zadań badawczych w projekcie SONATA 16 „Przewodniki jonowe na bazie cyjanowych architektur koordynacyjnych: projektowanie i funkcjonalizacja” prosimy o kontakt z dr. Mateuszem Reczyńskim (mateusz.reczynski@uj.edu.pl).