Hybrid Nanostructures Containing Boron Compounds

Abstract

Klastrové sloučeniny bóru jsou anorganické polyhedrální struktuty s pozoruhodnými vlstnostmi, mezi které patří: vysoká chemická a teplotní stabilita, neobvyklá tří centová dvojelektronová vazba a trojdimenzionální aromaticita. Včlenění boranových klastrů do polymerních systému lze uskutečnit buď pomocí kovalentní vazby, a nebo působením nekovalentních interakcí, což bylo v literatuře podrobně studováno. Polymerní materiály s obsahem boranových klastrů jsou využívány v biomedicinálních aplikacích, jako například terapie neutronového záchytu (BNCT), nebo inhibice enzymů. Dále mohou nalézt tyto systémy uplatnění při vývoji lithiových baterií, nebo kapalných elektrolytů na bázi hořčíku. Tato disertační práce se zaměřuje na přípravu a charakterizaci polymerních materiálů s obsahem klastrových sloučnin bóru. Připravené nanosystémy byly testovány in vitro pro biomedicinální aplikace. Pevné polyelektrolyty byly studovány s ohledem na pohyblivost lithiových kationtů. Provedené studie můžeme tématicky rozdělit na dvě části: (i) Design hybridních systémů s obsahem bóru. Pro biologické aplikace je nezbytné, aby hybridní nanostruktury byly rozpustné ve vodě, nebo alespoň tvořily stabilní disperze. V našem případě byly nanočástice vytvořeny na základě spolu-skládání nově syntetizovaných (pomocí techniky RAFT)...

Boron cluster compounds (BCCs) are inorganic polyhedral structures. Their unique properties such as high chemical & thermal stability, three-center two-electron bonds, and three- dimensional aromaticity have drawn great attention. Incorporation of BCCs into polymers via covalent bonds or noncovalent interactions are extensively investigated in the recent decades. BCC-containing polymeric materials have been widely reported in the biological applications such as BNCT and enzyme inhibitors, and energy storage for example Li-ion batteries and solution-based Mg batteries. This dissertation is focused on the preparation and characterization of BCC-containing polymeric materials. The synthesized BCC-containing polymeric materials are also evaluated by in vitro experimental for biomedical applications or Li-ion mobility for Li-ion batteries studies. The ideas are to maximally simplify the preparation steps of BCC-containing polymers and deeply understand the physical chemistry properties of BCCs in these materials. Therefore, the studies can be generally divided into two parts: (i) Design of boron-containing hybrid systems. For biological applications, the corresponding BCC-containing polymeric materials must be water-soluble or form stable nanostructures in aqueous solutions. We performed a feasible...