Фонд развития Химической Физики

🔭 Поверхность потенциальной энергии – это модель, которая показывает, как меняется энергия молекулы при изменении положения её атомов. 🧬 У любой молекулы есть множество возможных геометрий, но не все они одинаково выгодны с точки зрения энергии. Одни конфигурации более устойчивы, другие – менее, а переход из одного состояния в другое может требовать дополнительной энергии. Именно это и описывает поверхность потенциальной энергии. Если представить её в виде ландшафта, то: 🔘 энергетические минимумы соответствуют наиболее устойчивым структурам; 🔘 подъёмы отражают менее выгодные конфигурации; 🔘 седловые области связаны с переходными состояниями, через которые система проходит в ходе химической реакции. Такой подход особенно важен для понимания механизмов реакций. Анализ поверхности потенциальной энергии помогает ответить на вопросы: 1️⃣ Какая структура молекулы наиболее стабильна? 2️⃣ Возможен ли переход между двумя состояниями? 3️⃣ Каков энергетический барьер реакции; 4️⃣ Почему один путь превращения реализуется легче, чем другой. 📈 С точки зрения химической физики, химическая реакция – это не просто «разрыв одних связей и образование других», а движение системы по сложному энергетическому рельефу. ⛓ Для простых молекул этот рельеф можно описать достаточно наглядно. Для многоатомных систем он становится многомерным, поэтому исследователи обычно анализируют не всю поверхность сразу, а её ключевые участки: минимумы, переходные состояния и траектории между ними. 📕 Поверхность потенциальной энергии — это энергетическая карта молекулы, которая помогает понять её строение, устойчивость и возможные пути химических превращений.

🗂 Пока мы подводим итоги 1 этапа конкурса, делимся с вами работой Романа Шилова, магистра 2 курса СПбГУ – победителя прошлого года в студенческой номинации. 💡 Тема работы: «Люминесцентные водорастворимые сенсоры на основе блок-сополимеров комплексов платины(II) и поливинилпирролидона: синтез, спектральные характеристики и агрегационно-индуцированная эмиссия» 🧪 Роман разработал метод получения водорастворимых платинсодержащих сенсоров, которые проявляют агрегационно-индуцированную эмиссию в ближней инфракрасной области. Такие системы особенно интересны для задач, где важны чувствительность, работа в водной среде и перспективы биомедицинского применения. 🔬 В основе подхода – RAFT-сополимеризация комплексов Pt(II), содержащих винильную группу, с поливинилпирролидоном. Полученные комплексы и блок-сополимеры были подробно охарактеризованы целым набором физико-химических методов, а их фотофизические свойства исследованы как в растворе, так и в твёрдой фазе. 🧪 Один из важных результатов работы – показано, что в водном растворе сополимеры образуют мицеллы, а время жизни их эмиссии зависит от pH среды. Это делает такие соединения перспективными кандидатами для использования в качестве рН-сенсоров в биомедицинских исследованиях. Особую ценность работе придаёт её новизна. Полученные сенсоры сочетают сразу несколько значимых характеристик: ▪️ фосфоресценцию в БИК-области, ▪️ высокие квантовые выходы эмиссии, ▪️ хорошую растворимость в воде. Для БИК-излучателей низкие квантовые выходы – частая проблема, однако в данной работе удалось обойти это ограничение. Кроме того, подход к приданию водорастворимости гидрофобным излучателям через сополимеризацию с поливинилпирролидоном впервые применён для соединений платины. 🧑‍🔬 Важно отметить и личный вклад автора: Роман самостоятельно выполнял поиск и анализ литературы, синтез и очистку комплексов Pt(II), их сополимеризацию, интерпретацию результатов физико-химических исследований и изучение фотофизических свойств всех полученных соединений. 📖 Подробнее о работе в Aggregate

Невидимые метки, видимые под УФ: серебро(I) включает фосфоресценцию 👩‍🔬 Победительница студенческой номинации прошлого конкурса фонда – Арина Ольбрых (старший лаборант, ИНЭОС им. А.Н. Несмеянова РАН). Её работа показывает, как циклический пиразолатный комплекс серебра(I) превращает обычные органические молекулы в яркие «маяки» и открывает путь к защитным меткам. О чем работа 🔬 В Лаборатории гидридов металлов ИНЭОС РАН в 2018 году была предложена концепция «хозяина» – ЦПК Ag(I) [Ag(3,5-(CF3)2Pz]3 для связывания самых разных органических «гостей». Идея закрепилась в сообществе. Опираясь на неё, Арина показала: в «сэндвич»-аддуктах ЦПК с 1,1’-бифенилом и его галогенпроизводными полностью меняется характер излучения гостя. ➡️ При возбуждении 340–350 нм возникает синяя флуоресценция (λ_эм = 400–430 нм) вместо слабой УФ-люминесценции (350–370 нм). ➡️ При λ_возб < 320 нм появляется зелёная фосфоресценция (λ_эм = 480–540 нм). Аналогичный эффект показан для пиридинсодержащих халконов. Почему это работает Фосфоресценцию запускают три фактора: (1) спин-орбитальные взаимодействия тяжёлого атома Ag, (2) снижение колебательной релаксации за счёт инкапсуляции гостя в комплексе, (3) эффективность заселения триплетов, ограниченная правилами симметрии. Наиболее показателен несимметричный 4-фтор-4’-хлорбифенил: полосы флуоресценции и фосфоресценции сопоставимы по интенсивности – база для материалов с настраиваемым излучением от зелёного до УФ. Практическая применимость Раствор смеси ЦПК и бифенила можно наносить на поверхность: бесцветная днём надпись даёт зелёное свечение при 254 нм и синее при 365 нм – технологичная основа для защитных маркировок и антиподделочных меток. Исследование выполнено автором совместно с коллегами ИНЭОС РАН и ФИАН. Работа опубликована в Inorganic Chemistry Frontiers. 📢 Приём заявок на новый конкурс Фонда «Развитие химической физики» открыт до 15 февраля! Если вы работаете с полимерными и композитными материалами для медицины – подавайте заявку и становитесь героем следующей истории.

🩸 Искусственные кровеносные сосуды на основе отечественных фторполимеров 📃 Коллектив ученых из ТПУ, ИОА СО РАН, ТГУ и НМИЦ им. В.А. Алмазова показал: сосудистые каркасы, полученные методом электроформования из российских фторполимеров, обладают сочетанием свойств, необходимым для успешной имплантации. Искусственная «трубка» должна: 🔹 иметь открытую взаимосвязанную пористость → интеграция с тканями и эндотелизация; 🔹 иметь низкую свободную энергию поверхности → меньше турбулентности и адсорбции белков/клеток, ниже риск тромбоза; 🔹 быть прочной и эластичной → сопротивление аневризмам и разрывам. Почему именно фторполимеры? 🔬 Фтор в цепи = химическая стойкость, термостабильность, биоинертность и гидрофобность – именно то, что нужно сосудистым имплантатам длительного срока службы. Что было сделано в рамках исследования: ➡️ Сформировали сосудистые матриксы из трёх отечественных фторполимеров: ▪️ ПТФЭ, ▪️ ПВДФ, ▪️ сополимер ВДФ–ТеФЭ. ➡️ Проверили структуру стенки, поверхностную энергию, прочность/относительное удлинение и взаимодействие с человеческими мезенхимальными стволовыми клетками. Ключевые результаты: ✅ Все образцы – это микроволокнистые каркасы с открытой пористостью, пригодной для эндотелизации. ✅ У всех – низкая поверхностная энергия благодаря фторсодержащей химии → потенциал снижения тромбообразования. ✔️ Лучший баланс прочности и растяжимости показал ВДФ–ТеФЭ → минимизация риска аневризм при сохранении гибкости. 📖 Подробнее о работе 🏆 Если вы тоже работаете в области полимерных композиторов для медицины, напоминаем о приёме научных работ на конкурс Фонда «Развитие химической физики». Срок – до 15 февраля. Общий призовой фонд – 3 000 000 ₽ – отличная возможность получить поддержку своих исследований! 📌 Подать заявку на участие

Термин дня: тканевая инженерия 🔬 Тканевая инженерия – это междисциплинарная область, объединяющая химию, биологию, материаловедение и медицину для восстановления, замещения или реконструкции повреждённых тканей и органов. В её основе лежит концепция создания биоинженерных конструкций (скаффолдов) – трёхмерных структур, которые обеспечивают оптимальные механические, химические и биологические условия для прикрепления, роста, дифференциации и организации клеток в функциональную ткань. 🧬 Как работают скаффолды? В организме клетки воспринимают окружающую среду через сложные сигналы – механические, химические и топографические. Скаффолды в тканевой инженерии должны имитировать естественный внеклеточный матрикс, обеспечивая не только механическую поддержку, но и биохимическую связь с клетками. Материалы, используемые для этих конструкций, включают биосовместимые полимеры (синтетические и природные), композиты, гидрогели и другие системы, которые могут управлять жизненным циклом клеток и их поведением. 🔍 Основные направления исследований сегодня: ▪️ Разработка мультифункциональных полимерных скаффолдов, способных сочетать структурную поддержку с контролируемым выделением биоактивных молекул (например, лекарств или факторов роста). Такие конструкции формируют регенеративную микросреду, способствуя восстановлению тканей и целенаправленной терапии. ▪️ Создание биоинспирированных гидрогелей, которые точно имитируют механические свойства тканей и помогают направлять дифференциацию клеток. ▪️ 3D-биопечать и аддитивное производство, позволяющие получать индивидуальные, высокоадаптированные конструкции с нужной пористостью и архитектурой. ➡️ Интересные примеры включают растительные и нанокомпозитные полимеры, которые предлагают устойчивость, биосовместимость и уникальные структуры для клеточной культуры. 📃 Если хотите углубиться в современные научные тренды, ознакомьтесь с этим обзором: Recent progress in multifaceted polymeric scaffolds as tissue regeneration and biomedical platforms 🎓 ВАЖНО: до 15 февраля продолжается приём заявок на конкурс научных работ Фонда «Развитие химической физики». ➡️ Тема: «Новые полимерные и композитные материалы для биомедицины» – именно здесь ваши научные результаты по тканевой инженерии могут получить заслуженное признание! ✔️ Подать заявку