Настоящий проект связан с научной проблемой создания функциональных материалов с контролируемой смачиваемостью, в частности на поиск путей управления фотоиндуцированной гидрофильностью поверхности фотоактивных материалов.
Значимость решения этой проблемы обусловлено важнейшей ролью смачиваемости поверхности как функционального свойства материалов в различных процессах, протекающих в природе и используемых в промышленности и биомедицине. На контролируемом светом эффекте супергидрофильности поверхности основано самоочищающее, предотвращающее запотевание и антикоррозионное действие фотоактивных покрытий и фотокаталитических материалов. Фотоиндуцированное изменение смачиваемости поверхности, в том числе с использованием солнечного света, обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами, основанными, например, на приложении к материалу электрического потенциала, механического стресса, термического или химического воздействия. Этот способ легко поддается контролю, безвреден для окружающей среды, энергетически выгодный в случае использования солнечной энергии, безопасен и является неразрушающим.
Целью настоящего проекта является управление гидрофильностью поверхности диоксида титана, в том числе и фотоиндуцированной, путем допирования катионами металлов. Для достижения поставленной в проекте цели планируется комплексное решение следующих задач:
1. Отработка методики формирования серий гладких нанопокрытий диоксида титана с гетеровалентным допированием катионами металлов.
2. Определение влияния катионного допирования (типа и концентрации допанта) на смачиваемость поверхности диоксида титана.
3. Выявление влияния катионного допирования на процесс фотоиндуцированного изменения гидрофильности поверхности диоксида титана (направление, скорость, спектр действия).
4. Установление закономерности в изменении состава гидратно-гидроксильного покрова поверхности диоксида титана в зависимости от допанта, в том числе при воздействии света различного спектрального состава.
5. Определение характера изменения положения уровня Ферми для диоксида титана при изменении концентрации ионов металлов-допантов различной валентности.
6. Поиск взаимосвязи изменения электронной структуры диоксида титана при катионном допировании и параметров процесса фотоиндуцированного изменения гидрофильности его поверхности.
Масштаб поставленной в работе задачи определяется фундаментальной постановкой вопроса, ее комплексностью и применением для ее решения разнообразных методов и подходов, используемых в таких научных областях, как создание новых материалов, гетерогенный фотокатализ и физикохимия поверхности фотоактивных материалов.
Анализ современного состояния по заявляемой научной проблеме показал, что систематического и комплексного изучения влияния допирования на смачиваемость материала при действии света до настоящего времени не проводилось. Таким образом, изучение влияния этого фактора на гидрофильные свойства его поверхности и изменение их при облучении светом различного спектрального состава является новым предметом исследования не только для научного коллектива, но и для мирового научного сообщества.
