Современные физико-химические методы и теоретические подходы в построении корреляций «структура - свойства» соединений. Выявление принципов направленного дизайна новых материалов различной химической природы, в том числе функциональных и гибридных, а также катализаторов, сенсоров, магнитных материалов и нанокомпозитов.

Проводимые в Отделе физических и физико-химических методов изучения строения веществ ИНЭОС РАН исследования связаны с разработкой, развитием и расширением областей применения современных физических методов исследования (от широко применяемой спектроскопии ядерного магнитного резонанса до уникальных исследований распределения электронной плотности при помощи рентгеновской дифракции) для определения атомно-молекулярной и электронной структуры и связанных с ней практически важных свойств новых неорганических, органических и элементоорганических соединений, комплексов металлов и гибридных материалов на их основе. Актуальность проводимых научных исследований обусловлена тем, что создание новых функциональных материалов для технологий будущего в соответствии с приоритетами научно-технологического развития Российской Федерации, включая персонализированную медицину и создание устройств для сверхплотного хранения и сверхбыстрой обработки данных, невозможно без детальной информации о составе, строении и свойствах их отдельных компонентов, на получение которой и направлены проводимые в Отделе исследования. Получаемая таким образом информация для широкого круга новых неорганических, органических и элементоорганических соединений, комплексов металлов и гибридных материалов позволит еще дальше продвинуться в поиске корреляций «структура - свойство», лежащих в основе успешного направленного дизайна новых функциональных материалов на основе соединений, синтезированных в других Отделах ИНЭОС РАН и в научных организациях - партнерах ИНЭОС РАН по выполнению мультидисциплинарных научных проектов в России и за рубежом. Развивались направления, связанные с созданием новых методик, позволяющих расширить границы применимости рентгеновской дифракции, различных видов спектроскопии и химического анализа. В частности, в Отделе разработана методика определения элементного состава новых биологически активных комплексов на основе фуллерена и производных витамина В12, неразрушающая экспресс-методика рентгенофлуоресцентного определения молибдена в интеркаляционных соединениях на основе дисульфида молибдена, а также методика определения ксиленолов в огнестойком турбинном масле, солей перфторкислот методом неводного титрования, фотометрического определения сульфидов в природных водах. Кроме того, сотрудниками Отдела предложен новый теоретико-экспериментальный подход к анализу данных порошковой рентгеновской дифракции для установления кристаллического строения турбостратно-разупорядоченных веществ со слоистой структурой, а на основе рентгенодифракционных данных для широкого ряда органических и элементоорганических соединений, представленных в Кембриджском банке структурных данных, разработан новый метод визуализации наборов супрамолекулярных фрагментов, позволяющий однозначно выявлять предпочтительные схемы межмолекулярных взаимодействий в кристаллах соединений различной химической природы.С помощью набора комплементарных физико-химических методов: элементного анализа, рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса, оптической и колебательной спектроскопии - и современных подходов к квантовой химии сотрудниками Отдела проведены систематические исследования рядов неорганических, органических и элементоорганических соединений, комплексов металлов и гибридных материалов на их основе, которые проявляют каталитическую и фармацевтическую активность, претерпевают необычные фотохимические превращения, обладают практически важными магнитными, фотофизическими, биохимическими и конструкционными свойствами, являются перспективными компонентами материалов для медицины (лекарственные препараты, диагностические средства), молекулярной электроники (термо- и фотопереключаемые материалы), сельского хозяйства (фунгициды) и других отраслей промышленности (катализаторы, антифрикционные материалы, материалы для аддитивных 3D-технологий). В частности, гетероядерная спектроскопия ядерного магнитного резонанса позволила детально изучить особенности координации N-донорных лигандов к иридиевым металлоцентрам, входящим в состав ряда перспективных катализаторов, а также механизм работы другого катализатора реакции Генри на основе комплексов меди и кобальта. Методами оптической спектроскопии исследованы новые фотохромные системы на основе производных цимантрена и фотохимические свойства изомеров 4,5-дигидро-2-(цимантренилметил)тиазола. При помощи спектроскопии комбинационного рассеяния продолжены исследования различных модификаций углерода, включая образцы детонационных наноалмазов, получаемых методом детонации сильных взрывчатых веществ (смеси тринитротолуола и гексогена) в закрытой камере. Методами рентгеновской дифракции и квантовой химии изучено влияние пространственной и электронной структуры новых красителей ксантенового типа на их физикооптические свойства, которые зависят не только от природы заместителя, но и от эффектов кристаллического окружения.