Разработка методик исследования, модификации свойств и создания веществ и материалов: 2020 г. этап 2

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

Сведения о проекте

описание

Настоящий проект направлен на комплексное решение проблем как фундаментальной, так и прикладной физики. Разработка методик, направленных на создание и исследование новых и ранее известных веществ и материалов, модификацию их функциональных свойств, а также исследование структурных преобразований модифицированного поликапроамида, продуктов взаимодействия производного 1,2,4-диазола с биоразлагаемыми полимерами и т.д.
Мировой рынок композитных материалов в последние годы динамично развивается: по оценкам международных экспертов мировой рынок композитов в 2016 году составил более 82 млрд долл. в стоимостном выражении и около 11 млн. тонн в натуральном выражении. В период до 2022 года рынок композитов будет расширяться на 8% в год и по стоимости возрастет до 115,43 млрд долл.
Высокие темпы развития рынка композитных материалов определяются широким спектром их свойств, превосходящих свойства традиционных материалов. Композитные материалы очень устойчивы к внешним воздействиям, поэтому пригодны для использования там, где необходима устойчивость к высоким температурам, коррозии или большим нагрузкам. Композитные материалы являются прекрасными электроизоляционными материалами при использовании как переменного, так и постоянного тока. Использование определенных наполнителей позволяет получать композиционные материалы, стойкие к различным агрессивным средам, в том числе к воздействию концентрированных кислот и щелочей. Композиты обладают высокими механическими свойствами и т.д.

описание для неспециалистов

Проект направлен на создание новых методов синтеза и изучения свойств материалов. Изучение свойств современных материалов имеет большее практическое значение, связанное с возможностью их регулирования путем изменения состава материалов и с разработкой оптимальных методов и технологий применения последних в различных областях науки и промышленной индустрии.
Планируемые к разработке методики органично впишутся в пути дальнейшего развития не только химии, физики, биологии, материаловедения, но и всей науки и производства на ближайшие десятилетия.

основные результаты по этапу (подробно)

В результате выполнения настоящего проекта опубликовано 17 статей в периодических изданиях, индексируемые в WoS и Scopus и подготовлено 16 методических статей.
Опубликованы результаты разработки новых бесконтактных температурных наносенсоров на основе ратиометрического подхода. Солегированные наночастицы и смесь наночастиц YVO4:Nd3+/Eu3+ были успешно продемонстрированы в качестве люминесцентных нанотермометров. Ряд галогенидных комплексов Cu (I), полученных из трис (2-иридил) фосфина (Py3P), [Cu2(Py3P)2X2] (X = Cl, Br, I), был синтезирован простой реакцией в растворе и механохимически. Получено семейство спиральных биядерных комплексов пиридилфосфолана меди (I) [Cu2L3X] X (X = BF4 -, Cl- и Br-). Семейство включает первые образцы этого типа комплексов на основе хлорида меди (I) и бромида меди (I). Новые каликс резорцины с четырьмя триазол-содержащими антраценовыми фрагментами rctt- и rccc-диастереоизомеров были получены двумя способами синтеза.
Продемонстрировано формирование наночастиц при облучении тонкой пленки металлического золота ускоренными атомарными и молекулярными ионами. Полученные структуры используются для формирования пористого кремния методом химического травления металлов. Тройное фосфатное стекло, легированное разной концентрацией тербия (до 35 масс.%), синтезировано стандартным методом закалки в расплаве.
Широко охвачена область исследования физических и функциональных свойств материалов. Сложные перовскитоподобные оксиды GdFeO3, GdСоO3 и GdMnO3 с помощью метода хемосорбции исследовались как катализаторы гидрирования оксидов углерода. Была обнаружена корреляция между составами оксидов и их каталитическими свойствами. В статье описаны люминесцентные свойства комплекса скандия с 2-нафтоилтрифторацетоном ([Sc(NTA)3]), вызванных агрегацией. Квантовый выход флуоресценции комплекса увеличивается в ~ 68 раз, в водном растворе по сравнению с раствором в диметилформамиде (с 0,005 до 0,34).
Изучено влияние 1,1,9-тригидроперфторнонанола-1, иммобилизованного на монтмориллонитовой наноглине, на характер структурных превращений и свойства поликапроамидных композитов с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и термомеханического анализа. Сложные перовскитоподобные оксиды GdFeO3, GdСоO3 и GdMnO3 с помощью метода хемосорбции исследовались как катализаторы гидрирования оксидов углерода.
Представлены результаты методических разработок ресурсных центров «Оптические и лазерные методы исследования вещества», «Термогравиметрические и калориметрические методы исследования», «Физические методы исследования поверхности» и «Наноконструирование фотоактивных материалов».
Работа центра «Оптические и лазерные методы исследования вещества» в отчетном периоде была направлена, в том числе на изучение стационарных и кинетических спектроскопических свойств люминофоров на базе f- и d-элементов.
Описан один из методов, который может быть применен при регистрации спектров комбинационного рассеяния света при разных температурах на оборудовании РЦ ОЛМИВ Научного парка СПбГУ. Представленное оборудование ресурсного центра «Оптические и лазерные методы исследований вещества», позволившее реализовать данные исследования, безусловно, является широко востребованным и для исследований других классов веществ и материалов.
Представлены методические разработки по синтезу и модификации материалов, кроме того на создание сред для случайных лазеров.
Применение оптической спектроскопии для исследования бумажной основы носителей информации является актуальной проблемой, данная методика позволяет неразрушающим способом определить первичные изменения цветности бумаги вследствие старения или влияния биоповреждений, определить белизну носителя, а также предполагает возможность подбора длины волны лазерного источника излучения для выполнения лазерной чистки образцов от различных загрязнений. Рассмотрены физические и аналитические особенности усиленного поверхностью комбинационного рассеяния света на примере таблеток фолиевой кислоты
В ресурсном центре «Термогравиметрические и калориметрические методы исследования» изучены энтальпийные характеристики смачивания методом изометрической калориметрии смешивания. Методика синхронного термического анализа минералов на примере цеолитов является довольно универсальной и может быть использована для анализа содержания и теплот десорбции любых сорбированных веществ, что оказывается очень привлекательным ввиду широты практического использования материалов на основе цеолитов. Определен состав серии органо-неорганических гибридов слоистых перовскитоподобных оксидов методом термогравиметрии. Определены толерантности фармацевтических субстанций к параметрам влажности окружающей среды методом динамической сорбции паров воды. Рассмотрен процесс азотирования в твердых оксидах – процесс частичного замещения атомов кислорода в решетке простых или сложных оксидов на атомы азота. Полученные продукты допирования проявляют большую активность в различных применениях нежели исходные оксиды
В ресурсном центре «Физические методы исследования поверхности» детально рассмотрено применение сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии в условиях сверхвысокого вакуума для изучения локальных резистивных свойств тонких сегнетоэлектрических пленок, вакуумное напыление тонких пленок методом магнетронного распыления, возможности и реализация метода спектроскопии потерь энергии отраженных электронов (REELS) на спектрометре Escalab 250Xi. Описан метод резонансной многофотонной ионизации.
В ресурсном центре «Нанофотоника» описана методика спектроскопии поляризационных флуктуаций (СПФ), также известна как спектроскопия спиновых шумов (spin noise spectroscopy, SNS), которая является невозмущающим инструментом исследования спиновых систем, их динамики, временных, пространственных и корреляционных характеристик. Проведено измерение когерентной динамики экситонов в полупроводниковых квантовых наноструктурах методами четырехволнового смешения и фотонного эха
В рамках проекта коллективом авторов разработан ряд современных методик и созданы новые материалы, позволяющие заинтересовать потенциальных пользователей, как научного, так и промышленно-технологического сектора.

основные результаты по этапу (кратко)

В результате выполнения настоящего проекта опубликовано 17 статей в периодических изданиях, индексируемые в WoS и Scopus и подготовлено 16 методических статей.

описание вклада в работу каждого из участников, допустима оценка в процентах (учётная форма ЦИТиС)

1.Курочкин Алексей Викторович - 4,67%; да
2.Поволоцкая Анастасия Валерьевна - 2%; да
3.Борисов Евгений Николаевич - 2%; да
4.Шимко Александр Анатольевич - 2%; да
5.Борисов Евгений Вадимович - 2%; да
6.Колесников Илья Евгеньевич - 2%; да
7.Капуткина Светлана Юрьевна - 2%; да
8.Михайлова Александра Александровна - 2%; да
9.Киреев Алексей Андреевич- 2%; да
10.Панькин Дмитрий Васильевич- 2%; да
11.Калиничев Алексей Андреевич- 2%; да
12.Курочкин Михаил Алексеевич- 2%; да
13.Хохлова Анастасия Романовна- 2%; да
14.Лебедев Сергей Витальевич- 4,67%; да
15.Жижин Евгений Владимирович- 2%; да
16.Петухов Анатолий Евгеньевич- 2%; да
17.Сердобинцев Павел Юрьевич- 2%; да
18.Королева Александра Владимировна- 2%; да
19.Пудиков Дмитрий Александрович- 2%; да
20.Убович Милош- 2%; да
21.Новаковский Вадим Алексеевич- 2%; да
22.Числов Михаил Владимирович- 2%; да
23.Мышенков Михаил Сергеевич- 2%; да
24.Шашерина Анна Юрьевна- 2%; да
25.Ануфриков Юрий Алексеевич - 2%; да
26.Малыгина Екатерина Николаевна - 2%; да
27.Мышковская Татьяна Дмитриевна- 2%; да
28.Строганов Борис Витальевич- 2%; да
29.Ефимов Юрий Петрович- 2%; да
30.Елисеев Сергей Алексеевич- 2%; да
31.Ловцюс Вячеслав Альгердович- 2%; да
32.Ложкин Максим Сергеевич- 2%; да
33.Шапочкин Павел Юрьевич- 2%; да
34.Милаков Константин Владимирович- 2%; да
35.Дубровский Владимир Германович - 4,67%; да
36.Цырлин Георгий Эрнстович - 2%; да
37.Кукушкин Сергей Арсеньевич - 2%; да
38.Осипов Андрей Викторович - 2%; да
39.Агекян Вадим Фаддеевич - 2%; да
40.Новиков Борис Владимирович - 2%; да
41.Штром Игорь Викторович - 2%; да
42.Сибирев Николай Владимирович - 2%; да
43.Бердников Юрий Сергеевич - 2%; да
44.Корякин Александр Александрович - 2%; да
45.Резник Родион Романович - 2%; да
46.Серов Алексей Юрьевич - 2%; да

передача полной копии отчёта третьим лицам для некоммерческого использования: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

проверка отчёта на неправомерные заимствования во внешних источниках: разрешается/не разрешается (учётная форма ЦИТиС)

разрешается (учётная форма ЦИТиС)
Короткий заголовокGZ-2020
АкронимNP_2019 - 2
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания1/01/2031/12/20

Ключевые слова

  • оптическая спектроскопия
  • люминесценция
  • лазер
  • оже-спектроскопия
  • термогравиметрия
  • вакуум
  • фотоэлектронная спектроскопия