Другие страницы данного раздела:
Ежегодник ИПХФ РАН
Инновации
Публикации
Награды
Выставки
Другие разделы сайта:
Информация об институте
Структура ИПХФ РАН
Концеренции, проводимые ИПХФ РАН
Образование в ИПХФ РАН
Новости
ИПХФ РАН
>
Успехи
> Наука-2008
ОСНОВНЫЕ ИТОГИ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ИНСТИТУТА ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ РАН
В 2008 ГОДУ
Архив:
Наука в ИПХФ РАН-2005
Наука в ИПХФ РАН-2004
Наука в ИПХФ РАН-2003
Общие проблемы химической физики
Квантовая динамика больших молекул и наносистем
Генерация мембранного потенциала и механизм прокачки протонов при инжекции электронов в цитохромоксидазу
Квантовая запутанность в нитрозильных комплексах железа
Автоколебания в проточном реакторе идеального смешения с последовательными реакциями
Динамическое формирование параллельных программных сред на распределенных ресурсах в области вычислительной химии
Экстремальные состояния вещества
Численное моделирование мишеней для Super-FRS
Электропроводность химически сжатого водорода при высоких давлениях
Функциональные материалы для электроники
Люминесцентные квантовые точки сложного состава и необычной формы
Исследование спектральных и фотохимических свойств непредельных, в том числе краунсодержащих соединений, комплексов включения, ароматических нитренов с целью разработки молекулярных фотопереключателей, логических устройств, сенсоров, магнетиков
Гигантское магнитосопротивление и спиновая динамика в наноструктурах магнитных полупроводников Ge:Me (Me = Mn, Fe, Co, Cr)
Функциональные гибридные материалы на основе ионов 3d-металлов и мостиковых хлоранилат-анионов
Углеродные материалы
Первый квазидвумерный органический металл до 1.9K на основе фуллерена, содержащий проводящие и магнитные слои С60
Трифторметильные производные высших фуллеренов C78-
D
3(1), C78-
C
2V(2) и C78-
C
2V(3)
Электрохимия нанотрубных электродов. камфары
Лекарственные средства
Водорастворимые катионные нитрозильные комплексы железа
NO-донорная активность нитрозильного комплекса железа с пиримидин-2-илом в различных тестовых системах
Замещённый хлординитрометилтриазин
Биомиметический катализ
Селективное каталитическое окисление низших алканов до спиртов в биомиметической системе на основе комплексов Au-рутин
Катализаторы для технологических процессов
Синтез и исследование нового алюмохромого катализатора дегидрирования легких алканов
Прикладные разработки
Установка получения бутена-1 производительностью 20,5 тыс.т/г в ОАО «Казаньоргсинтез»
Разработка опытно-промышленных технологий получения фармацевтических субстанций бензалкония фторида
Разработка научных основ для создания технологии и оборудования и организации опытного производства однослойных углеродных нанотрубок высокой степени чистоты
ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
Квантовая динамика больших молекул и наносистем
Впервые рассмотрен ряд модельных точно решаемых задач об эволюции начального состояния квантовых систем с большим числом степеней свободы (102 – 105), обладающих дискретным спектром. Показано, что существует три различных режима квантовой эволюции таких систем и найдены критерии для перехода между этими режимами (критерии необратимости и стохастичности), предсказано явление двойного резонанса в фемтосекундной квантовой динамике наносистем. Полученные результаты описывают многообразие кинетических режимов в динамике сверхбыстрых фотохимических процессов, наблюдаемых методами фемтосекундной спектроскопии.
Генерация мембранного потенциала и механизм прокачки протонов при инжекции электронов в цитохромоксидазу
Проведен расчёт «диэлектрической топографиии» цитохромоксидазы из бактерии
Paracoccus denitrificans
, который даёт величину потенциала, генерируемого на мембране при перемещении заряда от одного аминокислотного остатка к другому. Анализ результатов расчета и экспериментальных данных позволил установить место локализации протона перед его выталкиванием на внешнюю сторону мембраны. Тем самым был найден один из ключевых элементов протонного насоса – важнейшего механизма жизнедеятельности клетки.
Квантовая запутанность в нитрозильных комплексах железа
Исследована квантовая запутанность в нитрозильных комплексах железа (НКЖ). Анализ температурной зависимости магнитной восприимчивости для НКЖ показал, что температура, при которой возникает запутанность, равна 80 – 90 K. При дальнейшем уменьшении температуры количественная мера запутанности возрастает. Разработанная методика является тестом и позволяет ответить на вопрос, может ли данный материал использоваться в качестве регистра квантового компьютера.
Автоколебания в проточном реакторе идеального смешения с последовательными реакциями
Проведены исследования динамического поведения проточного реактора идеального смешения с двухстадийной последовательной реакцией. В результате параметрического анализа математической модели процесса установлен механизм возникновения колебательных режимов, что позволяет определить безопасные и высокопроизводительные режимы реактора.
Динамическое формирование параллельных программных сред на распределенных ресурсах в области вычислительной химии
Разработана технология запуска в среде GRID параллельных квантово-химических приложений без предварительной их установки и создания вычислительной среды.
ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА
Численное моделирование мишеней для Super-FRS
Для создания мишеней в рамках международного проекта FAIR c помощью 3-мерного параллельного кода FPIC3D выполнено численное моделирование воздействия интенсивных пучков ионов на мишени, предназначенные для генерации экзотических изотопов. В результате найдены режимы работы ускорителя тяжелых ионов, при которых под воздействием пучка ионов урана сохраняется работоспособность мишени, являющейся ключевым элементом проекта.
Электропроводность химически сжатого водорода при высоких давлениях
Для исследования эффекта ионизации давлением изучена «металлизация» гидрида алюминия при высоких давлениях ударного сжатия. Показано, что электрофизические свойства гидрида алюминия подобны электрофизическим свойствам ударносжатого водорода – первоначально диэлектрический гидрид алюминия становится полупроводником с электропроводностью, сопоставимой с металлической электропроводностью ударно сжатого водорода.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
Люминесцентные квантовые точки сложного состава и необычной формы
Методом высокотемпературного коллоидного синтеза получены монодисперсные квантовые точки на основе халькогенидов кадмия структуры «ядро-оболочка» и в форме нанотетраподов, размер которых варьируется от 3 до 10 нм, имеющие узкие линии люминесценции, перестраиваемые в широком спектральном диапазоне длин волн.
Исследование спектральных и фотохимических свойств непредельных, в том числе краунсодержащих соединений, комплексов включения, ароматических нитренов с целью разработки молекулярных фотопереключателей, логических устройств, сенсоров, магнетиков
На основе производных 2-стирилхинолина разработаны модельные перенастраиваемые молекулярные логические устройства, выполняющие логические операции «И» («AND»), «ИЛИ» («OR»), «ЗАПРЕТ» («INH») и работающие в растворе и в полимерной пленке. Входными сигналами для таких устройств являются облучение светом и протонирование, а выходным сигналом служит оптическая плотность на определенной длине волны.
Гигантское магнитосопротивление и спиновая динамика в наноструктурах магнитных полупроводников Ge:Me (Me = Mn, Fe, Co, Cr)
Созданы нанопленки и упорядоченные массивы нанопроволок магнитных полупроводников Ge:Mn, обладающие гигантским магнитосопротивлением в диапазоне температур 4 – 300 К и дальним магнитным порядком, передаваемым через носители заряда при 4-15 К. Установлено, что магнитосопротивление в пленках обусловлено влиянием магнитного поля на спин-зависимое рассеяние носителей заряда. Доказано существование размерных эффектов для спиновых волн и магнитосопротивления, которое исчезает при переходе от двумерных к одномерным системам (нанопроволокам). Полученные наноструктуры характеризуются плотностью электрически считываемой информации, сохраняемой в них намагничиванием, в 104 раз большей, чем в существующих устройствах.
Функциональные гибридные материалы на основе ионов 3d-металлов и мостиковых хлоранилат-анионов
Разработаны научные основы синтеза неизвестных ранее гетерометаллических хлоранилатоферратов (R4X)[MIIFeIII(CAN)3] (M = Mn, Co, Ni) и (R4X)2[FeII2(CAN)3] аналогов сетчатых оксалатов R4N[MIIMIII(ox)3]. Соединения (R4X)[MIIFeIII(CAN)3] переходят в магнито-упорядоченное состояние при T~2 K. В соединении (Bu4N)2[FeII2(CAN)3] ионы Fe по данным Мессбауэровской спектроскопии находятся в промежуточном валентном состоянии +2.5, что предполагает наличие части хлоранилатных лигандов в форме анион-радикала CAN3-. (S=1/2). Комплекс переходит в ферромагнитное состояние при TC = 15K.
УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Первый квазидвумерный органический металл до 1.9K на основе фуллерена, содержащий проводящие и магнитные слои С60
Синтезирован первый квазидвумерный органический металл на основе фуллеренов – (N-метил-этилдиазобициклооктан)+ • (триптицен) • (С60●-), содержащий только легкие элементы (C, H, N), с металлическим состоянием стабильным до 1.9 K. Соединение состоит из чередующихся плотно упакованных гексагональных слоев: фиксированных (слой A) и вращающихся (слой B) молекул фуллерена. Благодаря кристаллической структуре соединение имеет уникальные свойства: при температурах 300-200 K в нем сосуществует кооперативное проводящее состояние электронов (в упорядоченных слоях A) и локализованное состояние электронов с антиферромагнитным взаимодействием спинов (в разупорядоченных слоях B). Ниже 200 K в слое B молекулы С60 упорядочиваются и в них также возникает металлическое состояние.
Трифторметильные производные высших фуллеренов C78-
D
3(1), C78-
C
2V(2) и C78-
C
2V(3)
Впервые синтезированы, выделены и охарактеризованы методами масс-спектрометрии и 19F ЯМР спектроскопии изомерно чистые трифторметильные производные на основе фуллерена С78:
C
2-(C78-
C
2V(3))(CF3)8,
C
2-(C78-
D
3(1))(CF3)10, C
C
S-(C78-
C
2V(2))(CF3)10 (два изомера),
C
1-(C78-
C
2V(3))(CF3)12. Выращены монокристаллы этих соединений и методом рентгеноструктурного анализа изучена их структура. Вещества получены в препаративных количествах, что принципиально, поскольку изучение реакционной способности высших фуллеренов является одной из фундаментальных задач в области химии фуллеренов.
Электрохимия нанотрубных электродов
Обнаружено существенное увеличение ёмкости нанобумажных электродов в растворах камфары. Эффект обусловлен частичным расщеплением жгутов нанотрубок при образовании на их поверхности конденсированных адсорбционных слоёв камфары. Обнаруженный эффект может оказаться ключевым фактором при исследовании возможности электрохимического диспергирования нанотрубок.
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА
Водорастворимые катионные нитрозильные комплексы железа
Впервые синтезированы в кристаллической форме водорастворимые катионные нитрозильные комплексы железа «μ2-S типа» состава [Fe2(SL)2(NO)4]SO4•nH2O c L- серосодержащими лигандами природного происхождения:- цистеамином (I) и пеницилламином (II). Cоединения охарактеризованы методами РСА, ИК и ЯГР спектроскопии. Исследована их NO донорная активность и противоопухолевые свойства. Впервые установлено, что соединения проявляют высокий антипролиферативный эффект и являются индукторами апоптоза на человеческих опухолевых клетках линий различного генеза: К562 (хронический эритробластный миелолейкоз), LS174T (карцинома толстого кишечника), SKOV3(карцинома яичника).
NO-донорная активность нитрозильного комплекса железа с пиримидин-2-илом в различных тестовых системах
Показано, что причиной большой скорости выделения NO при распаде нитрозильного комплекса железа [Fe2(SC4H3N2)2(NO)4] в водном растворе является реакция передачи электрона с комплекса на выделившийся NO, что приводит к окислению комплекса и более быстрой реакции выделения NO в раствор. Полученный результат объясняет, почему при электрохимическом анализе с помощью сенсорных электродов получается большее значение скорости выделения NO, чем в экспериментах по образованию гемоглобин-NO, в которых NO быстро связывается с гемоглобином, не успевая окислить нитрозильный комплекс железа.
Замещённый хлординитрометилтриазин
Впервые синтезирован замещённый хлординитрометилтриазин, являющийся донором монооксида азота. На метастазирующей модели карциноме Льюиса, являющейся устойчивой к химиотерапии, получен значительный антиметастатический эффект: индекс ингибирования метастазов составляет 98%.
БИОМИМЕТИЧЕСКИЙ КАТАЛИЗ
Селективное каталитическое окисление низших алканов до спиртов в биомиметической системе на основе комплексов Au-рутин
Установлено, что в биомиметической системе на основе комплексов золото-рутин происходит каталитическое окисление С1-С3 алканов до спиртов при комнатной температуре и атмосферном давлении. При этом реакционная способность возрастает в ряду метан-этан-пропан. Однако энергия активации образования СН3ОН оказывается заметно меньше, чем для образования С2Н5ОН. Это необычное соотношение активационных барьеров а также селективное образование изопропанола указывают, что механизм каталитического окисления низших алканов в присутствии комплексов Au является нетривиальным.
КАТАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Синтез и исследование нового алюмохромого катализатора дегидрирования легких алканов
Разработан оригинальный метод синтеза алюмохромового катализатора одностадийным соосаждением из водных растворов нитратов хрома и алюминия в щелочной среде. На основании физико-химического исследования и изучения кинетических закономерностей реакции установлено, что катализатор имеет стабильную высокоразвитую нанопористую структуру, устойчив к образованию кокса и имеет высокую каталитическую активность. Результаты изучения зависимости конверсии пропана от поверхностного содержания различных форм хрома показали, что преимущественной каталитической активностью обладают изолированные поверхностные ионы Cr3+. По показателям конверсии, селективности по пропилену и устойчивости к коксообразованию разработанный катализатор превышает характеристики известных товарных контактов. Показано также, что при побочном образовании поликонденсированных высококипящих С14 –С36 -ароматических углеводородов наибольшей термодинамической устойчивостью обладает каронен ( С24Н12 , t кип=525°С).
ПРИКЛАДНЫЕ РАЗРАБОТКИ
Установка получения бутена-1 производительностью 20,5 тыс.т/г в ОАО «Казаньоргсинтез»
В 2008 г. пущена и работает промышленная установка получения бутена-1 полимеризационной степени чистоты. По своей производительности (20500 тонн/г) это самая большая установка получения бутена-1 в России. В настоящее время установка полностью обеспечивает производство полиэтилена низкого давления на ОАО «Казаньоргсинтез» бутеном-1 полимеризационной степени чистоты.
Разработка опытно-промышленных технологий получения фармацевтических субстанций бензалкония фторида
Разработаны методы одностадийного синтеза бензалкония фторида. Осуществлён комплекс технологических исследований по выбору наиболее благоприятных условий проведения процессов с целью достижения максимального выхода продуктов. Созданы опытные установки, на которых проведена отработка технологии и наработаны представительные партии на испытания. На основании проведённых исследований и опытных работ разработаны опытно-промышленные регламенты фармацевтических субстанций.
Разработка научных основ для создания технологии и оборудования и организации опытного производства однослойных углеродных нанотрубок высокой степени чистоты
Исследован механизм зарождения и роста однослойных углеродных нанотрубок (ОСУНТ) в электродуговом процессе. Выполнены прикладные работы по оценке перспективности электродугового метода как основы технологии производства ОСУНТ высокой чистоты. На базе выполненных исследований к 2010 г. будет создан научно-производственный комплекс для отработки технологии и конструкций основных узлов оборудования для производства ОСУНТ высокой чистоты (в рамках государственного контракта).
ИПХФ РАН
>
Успехи
> Наука-2008
