описание

Основная научная проблема, которой посвящён данный проект - это понимание природы, качественное и количественное описание различных межмолекулярных и внутримолекулярных нековалентных взаимодействий в химических системах как основного инструмента супрамолекулярного дизайна и движущей силы химических реакций.
Данный проект в области квантовой химии и компьютерного моделирования посвящён фундаментальным вопросам химии (строение и свойства химических соединений и их супрамолекулярных ассоциатов; конформационные переходы и барьеры вращения функциональных групп; природа химических связей, орбитальные и зарядовые факторы; фотофизические свойства; механизмы и движущие силы химических реакций, их кинетика и термодинамика) и развитию теоретических основ разработки методов получения химических систем, перспективных для нужд катализа, материаловедения и медицины, что в конечном итоге приведёт к повышению качества жизни людей в России и остальном мире.
Планируемые исследования носят междисциплинарный характер и лежат на стыке компьютерного моделирования с такими естественнонаучными дисциплинами, как химия, физика, кристаллография, биология и медицина, а также имеют непосредственное отношение к наукам о материалах и нанотехнологиям.
Таким образом, тематика данного проекта полностью соответствует направлению Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации "Н1 Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта".

описание для неспециалистов

Основная научная проблема, которой посвящён данный проект - это понимание природы, качественное и количественное описание различных межмолекулярных и внутримолекулярных нековалентных взаимодействий в химических системах как основного инструмента супрамолекулярного дизайна и движущей силы химических реакций.
Данный проект в области квантовой химии и компьютерного моделирования посвящён фундаментальным вопросам химии (строение и свойства химических соединений и их супрамолекулярных ассоциатов; конформационные переходы и барьеры вращения функциональных групп; природа химических связей, орбитальные и зарядовые факторы; фотофизические свойства; механизмы и движущие силы химических реакций, их кинетика и термодинамика) и развитию теоретических основ разработки методов получения химических систем, перспективных для нужд катализа, материаловедения и медицины, что в конечном итоге приведёт к повышению качества жизни людей в России и остальном мире.
Планируемые исследования носят междисциплинарный характер и лежат на стыке компьютерного моделирования с такими естественнонаучными дисциплинами, как химия, физика, кристаллография, биология и медицина, а также имеют непосредственное отношение к наукам о материалах и нанотехнологиям.

основные результаты по этапу (подробно)

Основные полученные научные результаты:
1) Была теоретически изучена природа катиона [(2-MeO-5-BrPh)3SbI]+ как перспективного билдинг-блока для супрамолекулярного дизайна материалов на основе галогенных связей, а также потенциального органического катализатора, работающего за счёт нековалентных взаимодействий.
2) Был теоретически изучен феномен галогенных связей с участием галогенированных бензолов и неподелённой электронной пары атома углерода в молекуле изоцианида. Такие нековалентные взаимодействия существенно снижают неприятный запах изоцианидов, что потенциально может облегчать работу с данным реагентами в лаборатории.
3) Были теоретически изучены различные нековалентные взаимодействия галоген...галоген в кристаллах серии галогенированных ароматических дихлородиазадиенов (достаточно редкий класс азо-красителей). Было показано, что за счёт таких нековалентных взаимодействий можно управлять особенностями кристаллической упаковки и супрамолекулярной организацией в твёрдой фазе.
4) Было проведено исследование стабилизации декабромид-аниона {Br10}2− в структуре бромидного комплекса Sb(V) (4-MePyC3)2{[SbBr6]2{Br10}} (4-MePyC3 = 1,1'(пропан-1,3-диил)-бис(4-метилпиридин)-1-иум дикатион) (потенциально перспективное соединение для создания инновационных функциональных материалов для нужд электроники и фотовольтаики). Природа и энергетические характеристики нековалентных взаимодействий Br...Br в данном соединении, отвечающих за супрамолекулярную организацию, были изучены теоретически с помощью квантово- химических расчётов высокого уровня в рамках теории функционала плотности.
5) Было проведено фундаментальное теоретическое исследование идеализированных простейших модельных систем, способных участвовать в формировании таких нековалентных взаимодействий как галогенные связи. Было показано, что во многих случаях общее электростатическое взаимодействие между взаимодействующими частицами может быть дестабилизирующим, и делокализация электронной плотности и эффекты переноса заряда могут быть весьма существенными для стабилизации таких супрамолекулярных систем.
6) Было проведено исследование супрамолекулярных димеров в кристаллической структуре (Z)-1-(((5-флюоропиридин-2-ил)амино)метилен)нафтален-2(1H)-она (вещество с потенциально ценными фотохромными/термохромными, антибактериальными и противоопухолевыми свойствами), связанных за счёт водородных связей C(sp2)-H...F. Природа данных нековалентных взаимодействий была изучена теоретически с помощью квантово-химических расчётов высокого уровня в рамках теории функционала плотности, а также анализа поверхностей Хиршфельда на базе результатов рентгеноструктурных исследований.
7) Было проведено исследование супрамолекулярных 1D полимеров на основе координационных соединений золота(III) (комплекс trans-dibromogold(III)t-Bu-Xantphos). Природа и энергетика нековалентных взаимодействий Au– Br...Br–Au, за счёт которых образуются 1D цепочки в кристаллической фазе, были изучены теоретически с помощью квантово-химических расчётов высокого уровня в рамках теории функционала плотности.

описание вклада в работу каждого из участников (учётная форма ЦИТиС)

Новиков Александр Сергеевич был единственным участником.

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

разрешается

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

разрешается
АкронимRSF_MOL_2019 - 2
СтатусЗавершено
Эффективные даты начала/конца1/07/2030/06/21

    Области исследований

  • координационная химия, металлоорганическая химия, неорганическая химия, органическая химия, квантово-химические расчёты, компьютерное моделирование, нековалентные взаимодействия, водородные связи, галогенные связи, халькогенные связи, металлофильные взаимодействия, стэкинг, супрамолекулярные системы, катализ, реакционная способность

Документы

ID: 60580974