Полученные наноструктурированные материалы обладают уникальными свойствами
Под руководством заведующего лабораторией синтеза новых кристаллических материалов Международного научно-исследовательского центра по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) Самарского политеха, кандидата химических наук Евгения Александрова и завкафедрой «Химия и технология органических соединений азота», доктора технических наук Андрея Пименова был осуществлен синтез первых металл-органических полимерных материалов, или металл-органических каркасов (МОК). Результаты последних исследований опубликованы в научных журналах Dalton Transactions и Chemical Science авторитетного зарубежного издательства The Royal Society of Chemistry, а также Crystal Growth & Design издательства American Chemical Society.
Полученные пористые металл-органические каркасы привлекают внимание ученых тем, что демонстрируют рекордные сорбционные характеристики по отношению к различным летучим веществам, газам, жидкостям и ионам. Это своего рода кристаллические губки, но с уникальными параметрами. Один грамм такого вещества имеет площадь поверхности пор, сопоставимую с площадью футбольного поля. Кроме этого, они способны совмещать в себе несколько полезных свойств: магнитную восприимчивость, люминесценцию, электропроводность, каталитическую активность и многое другое. Это позволяет создавать на их основе передовые материалы для сенсоров и датчиков, для хранения и обработки информации, фотоэлементов, нанореакторов.
«У нас появился реальный шанс развить в Самаре технологии изготовления новых материалов для энергоэффективного сорбционного разделения нефтепродуктов и нужных в промышленности газов, а также для высокоселективных и высокочувствительных хемосенсоров, – уверен кандидат химических наук, заведующий лабораторией центра Евгений Александров. – Развитие различных аспектов (сорбция, электропроводность, механическая устойчивость, дизайн структур) этой темы уже поддержано научными фондами РНФ, РФФИ и президентским грантом. Кроме того, отправлены заявки в два научных фонда и ведется поиск индустриального партнера».
Сейчас в лаборатории МНИЦТМ кандидатом химических наук Андреем Соколовым, старшим преподавателем Виктором Парфеновым и студенткой Екатериной Вагановой синтезировано более 20 образцов кристаллов как известных, так и новых, еще не изученных, пористых и электропроводных металл-органических координационных полимеров. Это материалы, обладающие высокой пористостью, хорошей стабильностью и сорбционными свойствами по отношению к составляющим природного газа, воздуха, газообразным и жидким выбросам промышленности. Совместно с сотрудниками кафедры физической химии и хроматографии Самарского университета (завкафедрой профессор Людмила Онучак) планируется изготовить на их основе композитные материалы и исследовать рельеф поверхности этих композитов, их способность к удержанию на поверхности разного рода веществ – например, составляющих природного газа. Совместно с руководителем научно-образовательного центра «Медицинские диагностические микросистемы» в Институте инновационного развития Самарского государственного медицинского университета Андреем Соколовым планируется создание хемосенсоров и катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов на основе получаемых МОК.
«Я рассматриваю эти первые синтезы МОК как знаковое событие в развитии нашего научного центра, – отмечает профессор, директор МНИЦТМ Владислав Блатов. – Наш центр очень молод: мы официально утверждены в качестве подразделения университета в самом конце 2017 года. Вместе с тем за такой короткий срок при поддержке руководства Политеха мы смогли сделать то, о чем мечтали давно, – начать практическую реализацию наших теоретических прогнозов новых кристаллических веществ и материалов в своей лаборатории».
Международный научно-исследовательский центр по теоретическому материаловедению (МНИЦТМ) был создан в 2017 году как подразделение Самарского политеха. Ученые центра занимаются разработкой нового программного обеспечения для моделирования новых материалов и интеллектуальным анализом экспериментальных данных; созданием нового поколения электронных баз данных для эвристического прогнозирования физических свойств твердых тел; разработкой экспертной системы для эффективного поиска материалов с заданными свойствами; организацией компьютерного центра для расчетов твердых тел квантово-механическими методами; созданием и поддержкой интернет-портала по теоретическому материаловедению; поддержкой online-форума по использованию теоретических методов в материаловедении; организацией школ, практикумов, семинаров по теоретическому материаловедению.