Dr hab. Andrzej Łapiński

andrzej_lapinski

Dr hab. Andrzej Łapiński jest zatrudniony w Instytucie Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu od 1993 roku. W Zakładzie Kryształów Molekularnych prowadzi on badania własności optycznych przewodników organicznych, materiałów kompozytowych, układów węglowych, żeli molekularnych oraz układów donorowo-akceptorowych. Wykorzystuje w swoich badaniach eksperymentalne i teoretyczne metody spektroskopii molekularnej. Zajmuje się między innymi analizą struktury elektronowej przewodników organicznych oraz jej zmianą w wyniku przemian fazowych, badaniem zjawisk uporządkowania ładunkowego i fluktuacji rozkładu ładunku oraz sprzężeń elektronfonon. Ma w swoim dorobku osiemdziesiąt cztery publikacje w czasopismach o zasięgu międzynarodowym, ponad sto doniesień konferencyjnych oraz jest autorem dwóch rozdziałów w książkach.

Tematyka wykładu

Struktura wibracyjna oraz elektronowa, oddziaływania elektron-elektron oraz elektron-fonon
w przewodnikach organicznych utworzonych przez pochodne tetratiafulwalenu

Bodźcem do poszukiwań nowych metali oraz nadprzewodników organicznych było znalezienie pierwszego organicznego metalu – kompleksu z przeniesieniem ładunku (CT) utworzonego przez molekuły tetratiafulwalenu (TTF) i tetracyjano-p-chinodimetanu (TCNQ), a następnie odkrycie nadprzewodnictwa w solach tetrametylotetraselena fulwalenu (TMTSF). Ze względu na występowanie w przewodnikach organicznych, szeregu interesujących zjawisk, takich jak: nadprzewodnictwo, przejście metal-izolator, fale gęstości ładunku, fale gęstości spinu oraz występowaniu stanów kooperatywnych związanych z uporządkowaniem ładunkowym, antyferromagnetycznym czy też dielektrycznym zainteresowanie badaniami tej klasy materiałów nie słabnie [1].

W wielu laboratoriach chemicy syntetyzują nowe pochodne TTFu, na bazie których otrzymywane są nowe przewodniki organiczne. W projektowaniu nowych donorów można wyróżnić dwie główne strategie. Jedna jest oparta na założeniach, że: (i) molekuły powinny być płaskie, dzięki temu można oczekiwać, że będą one w krysztale tworzyć stosy; (ii) powinno się również rozszerzać układ sprzężonych wiązań wielokrotnych p w donorze, co prowadziłoby do zmalenia siły oddziaływania kulombowskiego pomiędzy elektronami na cząsteczce podwójnie zjonizowanej; (iii) poprzez wprowadzanie atomów chalkogenów powinno się dążyć do zwiększenia wymiarowości układu, co ma spowodować zwiększenie liczby możliwych ścieżek przewodzenia. Drugie podejście do projektowania donorów jest zupełnie odmienne: powinno się zwiększyć udział wiązań s, co miałoby na celu uzyskanie niepłaskich molekuł oraz należy zredukować układ wiązań p, co zwiększyłoby siłę kulombowskiego odpychanie na węźle sieci. Twórcy drugiej strategii są przekonani, że jeżeli donory zostaną zsyntetyzowane zgodnie z powyższymi wymogami, to sole otrzymane z ich wykorzystaniem mogą wykazywać własności nadprzewodzące.

Na własności przewodzące, optyczne i magnetyczne przewodników organicznych mają duży wpływ oddziaływania: elektron-elektron oraz elektron-fonon. Najwygodniejszą metodą eksperymentalną do badań tego typu oddziaływań jest spektroskopia oscylacyjna oraz elektronowa. Oddziaływania kulombowskie dalekiego zasięgu między organiczną i nieorganiczną podsiecią w przewodnikach organicznych mogą prowadzić do pojawienia się stanu z uporządkowaniem ładunkowym. Innym z parametrów charakteryzujących właściwości fizyczne soli z przeniesieniem ładunku (CT) jest stopień zjonizowania molekuły (ρ). Dla pochodnych TTFu, w celu określenia wartości tego parametru analizuje się położenie pasm w widmach Ramana związanych z rozciąganiem wiązań podwójnych C=C. Z drugiej strony, tego typu drgania mogą silnie oddziaływać z elektronami przewodnictwa. Ze względu na występowanie tego zjawiska pasma wibracyjne w widmach w podczerwieni leżą przy niższych liczbach falowych w porównaniu z analogicznymi przejściami w widmie Ramana. Należy w tym miejscu podkreślić, że stała sprzężenia elektron-drganie wewnątrzmolekularne (EMV) jest jednym z parametrów stosowanych do oszacowania temperatury przejścia do fazy nadprzewodzącej (Tc) w nadprzewodnikach organicznych.

[1] A. Łapiński, Applications of Molecular Spectroscopy to Current Research in the Chemical and Biological Sciences; INTECH, Croatia, 2016, 113-139.

Więcej informacji można znaleźć tutaj.