Фонд развития Химической Физики

💥 Соли пентазола против октогена: кто сильнее в твердотопливной гонке? Исследователи ФИЦ ПХФ и МХ оценили энергетический потенциал пяти солей пентазола как компонентов смесевых твёрдых топлив. Может ли что-то вытеснить HMX — проверенный, но сложный в обращении взрывчатый компонент? 🔬 В чём суть эксперимента? Пентазолаты лития (I), аммония (II), гидразиния (III), гидроксиламмония (IV) и 1, 4, 5 – триаминотетразолия (V) — пять кандидатов, каждый в комбинации с активным связующим, а также с добавками: перхлоратом аммония (ПХА), аммониевой солью динитразовой кислоты (АДНА) и алюминием. Расчеты величин удельного импульса Isp и температуры в камере сгорания Tc проводили с помощью программы расчета высокотемпературных химических равновесий ТЕРРА, анализируя величину эффективного импульса на третьей ступени. 📈 Что получилось? ▪️Только соль гидроксиламмония (IV) показала импульс выше HMX уже в базовом бинарном составе. ▪️Добавка ПХА или АДНА усиливает эффект. ▪️Алюминий заметно повышает энергетику по сравнению с бинарным составом для солей II–V. 💡 Интересно: ▪️Соль лития (I) — аутсайдер, несмотря на высокую расчетную скорость детонации. ▪️Успех IV связывают с наличием кислорода в анионе. 📌 Вывод: Среди пентазолов только соль гидроксиламмония (IV) — реальный претендент на замену HMX в СТТ. Остальные — пока нет. 📚 Статья из журнала «Химическая физика» №2/2025

☀️ Экологичные полимеры для перовскитных солнечных элементов Исследователи ИБХФ РАН и ФИЦ ХФ РАН повысили стабильность перовскитных солнечных элементов до 80% благодаря полисукцинимиду — «зелёному» полимеру, который пассивирует поверхностные дефекты. КПД достигает 20%, а элементы остаются стабильны более 40 дней. 📖 Работа опубликована в журнале Polymers 🧬 ТГцИ против меланомы Исследователи НИИКЭЛ, ИЯФ СО РАН и НГУ показали, что терагерцовое излучение влияет на метаболизм клеток меланомы. Используя Новосибирский лазер на свободных электронах (2.3 ТГц), учёные выявили изменения в 40 метаболитах, включая пути пуринового и пиримидинового обмена, а также нарушение липидных рафтов. Результаты подтверждают фундаментальные биологические эффекты ТГц-излучения. 📖 Работа опубликована в Biochimica et Biophysica Acta 🧪 Новая стратегия борьбы с ДНК раковых клеток, вирусов и бактерий В Институте химии растворов РАН (ИХР РАН) синтезировали аденин-модифицированный порфирин, способный интеркалировать в АТ-области ДНК и необратимо её повреждать при облучении. Это открывает путь к новым противоопухолевым и противомикробным препаратам. 📖 Работа опубликована в International Journal of Biological Macromolecules 🔁 Катализ против токсичных соединений Химики ТГУ предложили способ превращения нитроароматических загрязнителей в полезные амины при комнатной температуре. Новые биметаллические катализаторы позволяют экономить платину и иридий, применяются без внешнего нагрева и подходят для экологически чистых технологий очистки воздуха и воды. 📖 Работа опубликована в ACS Applied Nano Materials 🎨 Наноструктуры против подделок ИАПУ ДВО РАН (Владивосток) создали технологию лазерной нанопечати с разрешением 50000 dpi (!) для маркировки промышленного оборудования. Слои металлов и оксидов формируют уникальные цветные нанометки. Нейросеть предсказывает итоговый цвет с точностью >90%. Это надёжный способ борьбы с контрафактом в науке и технике. 📖 Работа опубликована в ACS Applied Materials & Interfaces 💻 40 кубитов в МФТИ Учёные МФТИ разработали первый в России 40-кубитный сверхпроводниковый квантовый процессор. Чип прошёл предварительные тесты и будет испытан при криогенных температурах. 📸 Чип на фото и подробности на сайте МФТИ

🔬 Ученые ФИЦ ХФ РАН представили новый дескриптор, который значительно повышает точность предсказаний физико-химических и электрохимических параметров ионов. Исследование научного сотрудника лаборатории химической физики наноструктур (отдел кинетики и катализа) Сергея Доронина, опубликованное в журнале Electrochimica Acta, открывает новые перспективы для развития катализа, очистки воды и создания новых материалов для энергетики. ➡️ Что удалось сделать? Предложены новые дескрипторы для описания параметров ионов на основе уровней молекулярных орбиталей — областей в молекуле, где вероятность нахождения электронов наиболее высока. Молекулярные орбитали играют ключевую роль в определении химической активности и параметров системы. В частности, высшая занятая молекулярная орбиталь (ВЗМО) и низшая свободная молекулярная орбиталь (НСМО) наиболее важны для понимания, как исследуемое соединение будет взаимодействовать с другими веществами. Для анализа параметров адсорбции и связывания ионов с молекулами растворителей автор применил квантовохимические расчеты, которые позволили выявить корреляцию между уровнями энергии ВЗМО и НСМО орбиталей ионов и параметрами адсорбции, что открывает новые возможности для применения этого подхода в различных прикладных задачах. Преимуществом такого подхода является универсальность. ➡️ Уникальность работы В данном исследовании вместо поиска дескрипторов для различных электродных материалов, как это принято в электрокатализе и катализе, осуществляется поиск дескрипторов различных ионов при адсорбции на одном электроде или при связывании в комплекс с молекулами растворителя. Практическое применение 🔷 Разработка более эффективных катализаторов 🔷 Улучшение методов очистки воды 🔷 Разработка новых материалов для энергетики Поздравляем Сергея с важным вкладом в химическую физику! Какое направление молекулярного моделирования вам кажется самым перспективным? Давайте обсудим! 👇м

🔭 Молекулярные дескрипторы — цифровой отпечаток молекулы Как предсказать свойства химического соединения, не проводя длительные эксперименты? Молекулярные дескрипторы позволяют описать молекулы числовыми параметрами, которые можно использовать для моделирования реакционной способности, биологической активности и физических свойств. Какие бывают молекулярные дескрипторы? 1⃣ Фрагментные дескрипторы Определяют наличие (бинарные) или количество (целочисленные) структурных фрагментов в молекуле. Применяются для предсказания реакционной способности органических соединений и в работе с базами данных для ускорения подструктурного поиска и организации поиска по подобию. 2⃣ Топологические индексы Численно характеризуют связность атомов в молекуле. Используются в анализе структуры и предсказании физических свойств. 3⃣ Физико-химические дескрипторы При моделировании описывают основные свойства молекул, такие как липофильность, молярная рефракция, молекулярный вес, водородные связи, молекулярные объемы и площади поверхностей. 4⃣ Квантово-химические дескрипторы Являются результатом квантово-химических расчетов и включают: ✔ Энергии граничных молекулярных орбиталей (ВЗМО – высшая занятая молекулярная орбиталь и НСМО – низшая свободная молекулярная орбиталь) – предсказывают реакционную способность молекул. ✔ Индексы реакционной способности – электронные и энергетические характеристики системы. ✔ Энергии катионной, анионной и радикальной локализации. ✔ Дипольный и высшие мультипольные моменты распределения электростатического потенциала. 5⃣ Дескрипторы молекулярных полей Аппроксимируют молекулярные поля путем вычисления энергии взаимодействия пробного атома с молекулой. Используются в моделировании биологической активности и дизайне лекарств. 6⃣ Константы заместителей Описывают влияние заместителей в молекуле на ее реакционную способность. 7⃣ Фармакофорные дескрипторы Показывают, содержит ли молекула ключевые функциональные группы, влияющие на биологическую активность. 8⃣ Дескрипторы молекулярного подобия Определяют, насколько данное соединение похоже на известные молекулы, используемые в обучающих выборках машинного обучения. Где применяется дескрипторы? ✅ катализ – подбор активных центров для химических реакций, ✅ электрохимия – моделирование поведения молекул на электродах, ✅ фармацевтика – поиск новых действующих веществ с заданными свойствами, ✅ экология – предсказание токсичности соединений и во многих других процессах и отраслях. 🏛 Недавно ученый из ​​ФИЦ ХФ РАН представил новый дескриптор, который значительно повышает точность предсказаний физико-химических и электрохимических параметров ионов. О его работе мы расскажем в следующем посте. 💬 Используете ли вы дескрипторы в своей работе? Какие и применительно к каким процессам? Делитесь в комментариях!👇

Делимся свежими открытиями и исследованиями российских ученых в области химии, физики, биологии, материаловедения и нанотехнологий. 1️⃣ Биосовместимые пьезоэлектрики: шаг к умным имплантатам Ученые КФУ и ФИЦ КазНЦ РАН разработали органические пьезоэлектрические материалы на основе дипептидов, которые могут использоваться в имплантатах и диагностических устройствах. Эти материалы безопасны для организма и способны генерировать электрическую энергию, открывая новые перспективы для биомедицинских технологий. 📄 Работа опубликована в журнале Applied Materials Today 2️⃣ Экологичная защита от коррозии для нефтегазовой отрасли Исследователи ПНИПУ и КФУ совместно с коллегами из Ирана и Китая разработали зеленые ингибиторы коррозии на основе гуммиарабика и полиуретана. Новый состав эффективно защищает металлы от разрушения в агрессивных средах, снижая коррозию на 95% и представляя безопасную альтернативу токсичным ингибиторам. 📄 Работа опубликована в журнале «Наука о коррозии» в 2025 г. 3️⃣ Новые данные о боковых силах в реакторах-токамаках Международная группа ученых, включая специалистов МФТИ, провела экспериментальные измерения боковых сил при срывах плазмы в токамаке. Исследование выявило ограничения традиционных моделей и подтвердило, что учет нескольких проводящих структур (вакуумного сосуда, стабилизирующей оболочки и тороидальной конструкции) критичен для управления плазменными разрядами. 📄 Работа опубликована в Nuclear Fusion 4️⃣Наноразмерная керамика: новое слово в электронике Ученые МФТИ разработали метод получения наноразмерной керамики на основе индия, галлия и цинка. Новый подход снижает температуру синтеза, позволяя сохранить малый размер частиц. Эти материалы могут стать основой для «чернил», используемых в производстве электроники или для печати на различных поверхностях. 📄 Результаты работы опубликованы в журнале Ceramics International 5️⃣ Новый подход к диагностике рака: метод выделения экзосом Ученые СФУ, Института биофизики СО РАН и ФИЦ КНЦ СО РАН разработали магнитный сорбент, который позволяет быстро и точно выделять экзосомы из мочи, упрощая диагностику рака мочевого пузыря. Этот метод может заменить дорогостоящие инвазивные исследования, такие как цистоскопия. 📄 Работа опубликована в Biotechnology and Applied Biochemistry 6️⃣ Искусственный интеллект ускорил поиск сплавов для авиации и космоса Исследователи Сколтеха и МФТИ применили машинное обучение для поиска перспективных металлических сплавов, выявив 268 новых устойчивых соединений. Это значительно ускорит создание материалов для авиации, космоса и высокотехнологичных отраслей. 📄 Подробнее: npj Computational Materials

🪨 В последнее время уголь, как один из главных источников энергии, подвергается исследованиям с целью уменьшения экологической нагрузки, особенно в части выбросов серосодержащих газов. Одним из эффективных методов нейтрализации таких загрязнителей является использование фильтрационного горения с добавлением кальцийсодержащих сорбентов. 🏛 Группа ученых из ФИЦ ПХФ и МХ РАН подробно исследовала процесс поглощения серы при фильтрационном горении угля, используя в качестве сорбента мрамор (CaCO3). 📖 Работа «Нейтрализация серосодержащих газов при фильтрационном горении углей» опубликована в журнале «Химическая физика», 2024, том 43, № 7 💡 Суть исследования Целью работы было экспериментально доказать эффективность мрамора как хемосорбента при сжигании углей, содержащих серосодержащие добавки, такие как сульфид железа и сульфат меди. Результаты показали, что добавление мрамора снижает температуру горения на 150–200 °C, что способствует улучшению поглощения серы и уменьшению токсичности выбросов. ✔️ Основные результаты 1️⃣ Снижение температуры горения Использование мрамора вместо инертного сапфира в составе угольной шихты приводит к снижению температуры горения. Это также способствует увеличению концентрации CO2 в газовых продуктах и снижению концентрации CO и H2, что является положительным с экологической точки зрения. 2️⃣ Эффективность поглощения серы При добавлении 50% мрамора в шихту, состоящую из сульфидов, удалось поглотить 72% серы. При увеличении содержания мрамора до 90% эффективность достигала 85%. В то же время добавление мрамора в смеси с сульфатами меди показало гораздо худшие результаты, с поглощением серы только на 19-24%. 3️⃣ Химические реакции Мрамор эффективно поглощает серосодержащие газы, образующиеся в процессе горения, через реакции с сероводородом и диоксидом серы. Эти реакции связаны с образованием сульфидов и сульфатов кальция, которые остаются в твердых остатках, что помогает снизить загрязнение атмосферы. 4️⃣ Роль температуры Температура горения играет ключевую роль в эффективности поглощения серы. При слишком высокой температуре (выше 1250 °C) происходит разложение сульфатов кальция, что ухудшает процесс нейтрализации серосодержащих газов.

Михаил Степанович Вревский – химик, реформатор, метролог В этот день, 15 февраля 1871 года родился Михаил Степанович Вревский (1871–1929) – физико-химик, член-корреспондент АН СССР, специалист в области аналитической химии и метрологии. 🔬 Вклад в науку 🔘Исследования в области растворов Вревский занимался изучением термодинамики и свойств растворов, что имело важное значение для дальнейшего развития химической термодинамики и аналитической химии. 🔘Работа в области метрологии С 1924 года Вревский работал в Главной палате мер и весов и входил в комиссию по реформе русской алкоголиметрии – системы измерения концентрации спирта в жидкостях. Его работы помогли усовершенствовать методы анализа алкогольных растворов и привели к стандартизации измерений в этой области. 📖 Законы Вревского В своих исследованияк в области теории растворов ученый показал, что что зависимость состава пара раствора от температуры определяется, главным образом, соотношением энтальпий испарения компонентов. Полученные закономерности носят название законов Вревского.

📣 Последний шанс подать заявку на Конкурс научных работ Фонда «Развитие Химической Физики» – прием отрыт до 15 февраля! 🔬 У вас есть инновационная разработка в области химических, физических или биологических сенсоров? В вашей работе задействованы принципы химической физики? Не упустите возможность получить премию за свою работу! Кто может участвовать? 🔘 Студенты, аспиранты и молодые ученые (18–33 лет). 🔘 Заявка индивидуальная. Призовой фонд – 3 000 000 рублей! 🥇 700 000 р. — 1 место. 🥈 500 000 р. — 2 и 3 места. 🥉 300 000 р. — 4, 5 и 6 места. 🏅 100 000 р. — 7–10 места. ⌛️ Дедлайн подачи заявок — 15 февраля 2025 г. Подробные условия и форма подачи заявки — на сайте Фонда

Сергей Гусаров, аспирант 2 года обучения, младший научный сотрудник лаборатории каталитической полимеризации на твердых поверхностях ФИЦ ХФ РАН, стал лауреатом премии Правительства Москвы для молодых ученых по итогам 2024 года! 🔬 Направление: Химия и науки о материалах 📋 Тема работы: Порошки композиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) для 3D печати методом СЛС: способ получения и модификации свойств. Под научным руководством А.А. Берлина и научным консультированием Л.А. Новокшоновой, Сергей занимается разработкой инновационных материалов для аддитивных технологий. Его работа открывает новые возможности для производства высокопрочных изделий методом селективного лазерного спекания (SLS). Поздравляем Сергея и его научных руководителей с заслуженной наградой! Желаем ему новых научных открытий, ярких идей и успехов в развитии передовых материалов. 💡 А у вас есть инновационные идеи? Фонд «Развитие химической физики» напоминает, что продолжается прием заявок на конкурс научных работ на тему исследований в области химических, физических и биологических сенсоров, разработанных на основе принципов химической физики. Не упустите возможность представить свои исследования и получить поддержку для их развития! Подать заявку на участие

Александр Наумович Фрумкин – выдающийся физикохимик, основоположник электрохимической кинетики, директор Института физической химии и Института электрохимии (ныне Институт физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН). 🔬 Вклад в науку: •⁠  Установил фундаментальную связь между строением двойного электрического слоя и скоростью электрохимической реакции (теория замедленного разряда). На базе этой теории сложился новый раздел современной теоретической электрохимии - кинетика электродных процессов.  •⁠  Вывел основное уравнение электрокапиллярности и представил экспериментальные доказательства его справедливости. •⁠  Вывел уравнение новой изотермы, получившей общепризнанное название изотермы Фрумкина. С использованием этой изотермы развил теорию влияния электрического поля на адсорбцию органических соединений. •⁠  Разработал термодинамическую теорию поверхностных явлений на электродах, адсорбирующих атомы водорода и кислорода, и сформулировал одно из фундаментальных понятий электрохимии понятие о заряде электрода. •⁠  Выполнил фундаментальные исследования адсорбционных скачков потенциала на границе раствор/воздух. •⁠  Сформулировал основные представления электрохимической теории коррозии металлов. •⁠  Создал теорию полярографических максимумов. Как идеи и открытия Фрумкина повлияли на вашу работу? Делитесь в комментариях! 📢 Фонд «Развитие химической физики» напоминает, что сейчас идет прием работ на новый конкурс научных работ! 📋 Тематика: Исследования в области химических, физических и биологических сенсоров, созданных на основе принципов химической физики. 🗓️ Дедлайн подачи заявок: 15 февраля. Регистрация – на сайте Фонда

🔬 В лаборатории био- и нанофотоники ФИЦ ХФ РАН появились новые приборы, предназначенные для генерации фемтосекундных лазерных импульсов в широком оптическом диапазоне. 🌈 Генератор суперконтинуума GECON-800 российского производителя Avesta предназначен для преобразования лазерного излучения на длине волны 800 нм в широкополосный свет, покрывающий весь оптический диапазон. Генератор накачивается титан-сапфировым лазером, далее излучение преобразуется в активном элементе прибора – фотонно-кристаллическом волокне с высоким коэффициентом нелинейности. Преобразование происходит за счет нелинейных процессов взаимодействия фемтосекундных импульсов на длине волны 800 нм внутри волокна. На выходе получаются фемтосекундные импульсы в диапазоне 450 нм – 900 нм, которые далее следуют в призменный компенсатор APC (Avesta). Призменный компенсатор и регулятор дисперсии позволяет управлять длительностью фемтосекундных лазерных импульсов, внося в оптическую схему контролируемое значение дисперсии групповых скоростей (ДГС). С его помощью можно скомпенсировать ДГС элементов оптической схемы, сквозь которые проходит пучок, таких как объективы, фильтры и линзы, и обеспечить минимальную длительность импульса при взаимодействии с исследуемым веществом. ⚡️ В конечном счёте генератор суперконтинуума и призменный компенсатор позволяют из излучения накачки (800 нм, длительность импульса 100 фс) получать фемтосекундные импульсы в диапазоне 450 нм – 900 нм без изменения длительности импульса. Получаемое таким образом излучение можно использовать для одно- и многофотонной микро- и спектроскопии.

🔬 Термин дня: суперконтинуум Суперконтинуум — это оптическое явление, при котором свет, проходя через нелинейную среду, сильно расширяет свой спектр, образуя практически непрерывный диапазон длин волн. Этот спектр включает в себя все цвета радуги, однако он может быть даже шире, распространяясь на ультрафиолетовый и инфракрасный диапазон. 📚 История открытия: Явление суперконтинуума впервые наблюдали в 1970-х годах в результате экспериментов с твердотельными лазерами. Исследователи заметили, что при определенных условиях лазерный импульс с узким спектром (меньше нанометра) генерирует свет с широчайшим спектром. Это открытие вдохновило развитие новых направлений в физике и химии. ⚡ Как это работает? Суперконтинуум возникает благодаря нелинейным оптическим эффектам, таким как: 🔹 Самофокусировка: явление концентрации поля световой волны в нелинейной среде, показатель преломления которой зависит от интенсивности поля. 🔹 Чирпирование импульсов: возникновение разной задержки для разных длин волн. 🔹 Рамановское рассеяние и генерация гармоник: эффекты, которые добавляют новые частоты в исходный спектр. Суперконтинуум обычно генерируется с использованием мощных лазеров, направленных на нелинейные материалы, такие как оптические волокна или кристаллы. 🌍 Применение: Благодаря своему широкому спектру суперконтинуум находит применение во многих областях: 🔹 Спектроскопия: Одновременный анализ нескольких веществ с использованием широкополосного света. 🔹 Медицина: Оптическая когерентная томография (ОКТ) для диагностики тканей. 🔹 Телекоммуникации: Оптические волокна для передачи данных. 🔹 Квантовая физика: Исследования взаимодействия света с веществом. 🧪 Научные перспективы: Суперконтинуум открывает возможности для новых экспериментов, где нужен широкий и управляемый спектр света. Например, в химии он используется для анализа сложных молекулярных систем, а в биологии — для создания сверхточных изображений клеток. Как вы считаете, какие еще области науки и техники могут выиграть от применения суперконтинуума? Делитесь своими идеями в комментариях!