Self -Assembly of Boron Cluster Surfactants and Their Coassembly with Cationic Copolymers

Abstract

This doctoral research investigates the self-assembly of anionic boron cluster compounds as well as their interaction with macromolecular and supramolecular systems, focusing on their behavior in aqueous environments and their potential in soft matter systems. The first part of results (publication I and II) focuses on the aggregation of cobalt bis(dicarbollide) (COSAN), an anionic metallacarborane with amphiphilic character despite lacking a classical head-to-tail structure. Through calorimetry, NMR, surface tension, and simulations, the study confirms that COSAN undergoes counterion-induced aggregation, forming dynamic pentamers stabilized by electrostatic and hydrophobic interactions. This aggregation model is further supported by paramagnetic NMR studies using FESAN, which for the first time experimentally confirmed the inward orientation of specific dicarbollide CH groups within the aggregates, consistent with compact pentameric structures stabilized by electrostatic screening and hydrophobic packing. Later (publication II and the submitted manuscript), we synthesized a new class of dianionic amphiphilic surfactants by anchoring the hydrophobic alkyl chains to the closo-dodecaborate dianion through the opening of the dioxane (EO2) ring, with varying hydrophobic alkyl chains, adopting the...

Tato disertační práce se zabývá samouspořádáním aniontových klastrových sloučenin bóru a následně jejich interakci s makromolekulárními a supramolekulárními systémy, s důrazem na jejich chování ve vodných roztocích a měkkých nanostrukturách. První část výsledků (publikace I a II) se zaměřuje na agregaci kobalt bis(dikarbollidu) (COSAN), aniontového metallakarboranu, který vykazuje amfifilní charakter, přestože namá klasickou amfifilní strukturu hlava-ocas. Prostřednictvím kalorimetrie, spektroskopie NMR, povrchového napětí a počítačových simulací, tato studie potvrzuje, že COSAN podléhá agregaci indukované protiionty, čímž vznikají dynamické pentamery stabilizované elektrostatickými a hydrofobními interakcemi. Tento model agregace je dále podpořen metodami paramagnetické NMR spektroskopie s použitím paramagnetického metallakarboranu FESAN, kde je jednoznačně experimentálně prokázána orientace CH skupin dikarbollidu v agregátech směrem dovnitř, což je zcela v souladu s modelem pentamerních agregátů stabilizovaných elektrostatickými a hydrofobními efekty. V paralelním výzkumu (publikace II a předložený rukopis) jsme syntetizovali novou skupinu dvoj- aniontových amfifilních povrchově aktivních látek metodou ukotvení hydrofobních alkylových zbytků na closo-dodekaborátový dianiontu otevřením dioxanového...