Uudet imidoseleeniyhdisteet ja niiden metallikompleksit

Rikin, seleenin ja telluurin typpiyhdisteet ovat ainutlaatuisia rakenteeltaan, sidoksiltaan sekä reaktiivisuuksiltaan. Erityisesti rikki-typpi-kemian tutkimus on ollut aktiivista 1970-luvulta lähtien, jolloin havaittiin rikki-typpi-polymeerin, polyrikkinitridin (SN)x, suprajohtavat ominaisuudet. Raskaampien kalkogeenien, seleenin ja telluurin, typpiyhdisteiden tutkimusta on motivoinut polyseleeni- ja polytelluurinitridin polyrikkinitridiä paremmat sähköiset ominaisuudet, mutta näiden polymeerien valmistusta on hidastanut sopivien lähtöaineiden puute.

Väitöskirjatyössä on tutkittu uusien imidoseleeniyhdisteiden sekä niiden metallikompleksien valmistusta, rakenteellisia ominaisuuksia ja reaktiivisuutta hyödyntämällä sekä kokeellisen että laskennallisen kemian menetelmiä. Työssä valmistettiin useita uusia seleeni-typpi-yhdisteitä, joiden karakterisoinnissa käytettiin eri menetelmiä, kuten NMR-spektroskopiaa sekä röntgenkristallografiaa.

Väitöstutkimuksessa kehitettiin uusi synteesimenetelmä, joka aiemmista poiketen tuottaa vain yhtä rengasrakenteista seleeni-imidiä korkealla saannolla. Lisäksi osoitettiin sekä kokeellisesti että tiheysfunktionaaliteoriaan perustuvilla molekyyliorbitaalilaskuilla, että ketjumaiset imidoseleenidikloridit toimivat välivaiheina rengasrakenteisten seleeni-imidien muodostumisessa. Tuotejakauma on hyvin riippuvainen lähtöaineiden ainemääräsuhteista ja konsentraatiosta.

Väitöstutkimuksessa tutkittiin myös seleenidi-imidin reaktioita siirtymämetallien kanssa. Reaktioissa kadmium- ja elohopeadikloridin kanssa muodostui metallikomplekseja, joissa ligandina on dimeerinen seleenidi-imidi. Tämä on ensimmäinen kerta, kun on havaittu seleenidi-imidien energeettisesti epäedullinen syklodimeroituminen. Tiheysfunktionaalilaskujen avulla osoitettiin, että ryhmän 12 metallidikloridit laskevat seleenidi-imidin dimeroitumiseen vaadittavaa energiaa.

Tämän väitöskirjatyön tulokset tarjoavat merkittävää uutta tietoa seleeni-typpi-yhdisteiden muodostumisesta, rakenteista ja sitoutumisesta. Työssä kehitettyä syklokondensoitumisreaktiota voidaan laajemminkin käyttää epäorgaanisessa ja orgaanisessa syntetiikassa. Rikin, seleenin ja telluurin kemiassa sillä on erityisesti merkitystä elektroniikan materiaalien valmistuksessa.