В итоге выполнения заявленного исследования ожидаются следующие основные результаты:
(i) Измеренные с использованием оборудования КИСИ высокоразрешенные рентгеновские спектры остовной и валентной фотоэмиссии (XPS и VB PE) и поглощения (NEXAFS) в окрестности М2p-, O1s-, N1s- C1s-краев поглощения, M1s NEXAFS и EXAFS спектры для (а) тонких (толщиной 5–15 нм) слоев [Ni(Salen)] и H_{2}(Salen); (б) порошков мономеров [M(Schiff)] (M=Co, Ni, Cu; Schiff = Salen, CH_{3}OSalen, CH_{3}Salen, Saltmen, Salphen и Salpn-1,3); (в) слоев разной толщины полимеров poly-[M(Schiff)], приготовленных ex situ на платиновом электроде методом электрохимической полимеризации мономеров и находящихся в нейтральном, слабо и сильно окисленном состояниях, и (г) композитов poly-[Ni(Salen)]@MWCNTs, poly-[Co(Salen)]@MWCNTs и poly-[Ni(Salen)]@Gr. Измеренные B1s- и F1s- NEXAFS и XPS спектры противоионов (BF_{4})^{-}, абсорбированных полимером из электролита. Результаты электрохимических измерений для вновь синтезированных материалов с использованием оборудования СПбГУ.
(ii) Разработанная методика синтеза новых нанокомпозитов poly-[М(Salen)]@MWCNTs и poly-[М(Salen)]@Gr, приготовленных ex situ методом электрохимической полимеризации на Pt электроде, который покрыт слоем MWCNTs, функционализированных путем облучения ионным пучком, и слоем графена Gr, механически эксфолированном с графита и размещенном на поликристаллической платиновой пластинке.
(iii) Результаты квазимолекулярного анализа тонкой структуры для всех NEXAFS спектров мономеров, полимеров и композитов и полученная для исследованных полиатомных систем и полученная информация о спектре и свойствах свободных электронных состояний (энергетическое положение, угловая симметрия, атомно-орбитальный состав и область пространственной локализации). Прямое наблюдение роли 3d-электронов атома металла в формировании электронной структуры комплексов на основе сравнения NEXAFS и VB PES спектров [Ni(Salen)] и H_{2}Salen. Установленные особенности в электронной структуре полиатомных систем, которые обусловлены изменением 3d-атома и различиями в лигандах. Сравнение полученной информации для исследованных полиатомных систем с результатами расчетов их электронной структуры методом теории функционала плотности (DFT).
(iv) Информация о распределении электронной плотности и о зарядовом (химическом) состоянии 3d-атомов и лиганда (O, N и C) на различных стадиях окисления полимеров poly-[М(Schiff)], (М = Ni, Co и Cu; Schiff = Salen, CH_{3}OSalen, CH_{3}Salen, Saltmen, Salphen и Salpn-1,3) в сравнении с мономерами [М(Schiff)]; установление химического состояния атомов противоионов (BF-{4})^{-} электролита, абсорбированных полимером. Сопоставление полученной информации с данными для мономеров и свободного салена, а также с результатами расчетов электронной структуры методом теории функционала плотности (DFT);
(v) Анализ M1s-EXAFS спектров для мономеров, полимеров и композитов, получение информации о структурных параметрах атомного строения (межатомных расстояниях R(M–O), R(M–N) и валентных углах O–M–O, O–M–N, N–M–N) редокс-центров [МN_{2}O_{2}] в этих системах и выявление изменений этих параметров при переходе от мономеров [M(Schiff)] к полимерам и нанокомпозитам.
(vi) Детальное изучение особенностей взаимодействия между атомарно чистой монокристаллической поверхностью Pt(111) и ультратонким слоем мономера [Ni(Salen)], приготовленным in situ осаждением на Pt(111) подложку пара термически испаренного комплекса, на основе анализа экспериментальных Ni2p-, O1s-, N1s-, C1s-NEXAFS спектров и спектров остовной и валентной фотоэмиссии (XPS и VB PES) системы.
(vii) Выяснение взаимосвязи между атомно-электронным строением полимеров poly-[M(Schiff)], композитов poly-[М(Salen)]@MWCNTs и poly-[Ni(Salen)]@Gr и их электрохимическими свойствами в энергозапасающих системах (параметрами процесса заряда-разряда, вольтамперными характеристиками, особенностями образования двойного электрического слоя и механизмами протекания фарадеевских процессов), которые будут изучены в рамках данного проекта в зависимости от условий получения новых материалов (толщины слоев, электролита и др.).
Ожидаемые результаты обладают несомненной научной новизной, в этом направлении работают исследователи и технологи многих стран мира. Важнейшим преимуществом данного проекта является оригинальное систематическое использование комбинации взаимодополняющих экспериментальных методов рентгеновской абсорбционной (NEXAFS, EXAFS) и фотоэлектронной (XPS, VB PES) спектроскопии с СИ, которые ранее успешно использовались при изучении монослоёв графена и гексагонального нитрида бора h-BN, углеродных нанотрубок и нанолент, для изучения атомно-электронного строения полимеров poly-[M(Schiff)], их композитов с углеродными наноструктурами и характеризации связи между параметрами атомно-электронного строения этих систем и их электрохимическими свойствами. На основе проведенных исследований будет установлена взаимосвязь между атомно-электронным строением композитов poly-[М(Salen)]@MWCNTs, poly-[M(Salen)]@Gr и их электрохимическими свойствами в зависимости от условий получения новых материалов, что обеспечит в дальнейшем широкое применение новых композитных материалов при разработке высокоэффективных, экологически чистых источников токов. В целом, по научной проблематике, методическим решениям, уровню эксперимента, новизне и значимости ожидаемых результатов проект соответствует мировому уровню.
