Квантово-химическое моделирование, спектроскопия и физико-химические свойства новых функциональных материалов

Исследовательская тема «Квантово-химическое моделирование, спектроскопия и физико-химические свойства новых функциональных материалов» направлена на решение фундаментальной задачи химического материаловедения – синтез и аттестацию новых неорганических материалов, развитие экспериментальных исследовательских методов, поиск материалов с заданными функциональными свойствами, а также компьютерное моделирование их электронной структуры и функциональных свойств. В теме задействованы первопринципные методы расчетов: FLAPW-GGA, DFTB, DFT, РДВ, DMol3, SIESTA и VASP-PBE, и экспериментальные методы: СЭМ, ПЭМ, ЯМР, ЭПР, ИК, КР – спектроскопия, РФА РФЭС, РФД, СТМ, РФГ, магнитная восприимчивость, оптические методы и др. Объектами исследования выступают: перспективные ионные проводники Na9Al(MoO4)6, люминофоры на основе гафнатов Li7La3 xLnxHf2O12 (Ln = Dy, Tb), формиатов Me(OH)(HCOO)2 (Me: Al, Ga) и фосфатов LiMgPO4, топологические изоляторы Bi2Se3 и Bi2Te3, сенсоры на основе наноплёнок Mo2S3, материалы для дозиметрии LiMgPO4:Tb,B и фотокатализа CdO, TiO2, CdS/TiO2, квазикристаллическая система Al-Cu-Fe, меткары Fe7C8 для сорбции радионуклидов, новый сверхпроводник BiOCu0.9S, материалы спинтроники RERhAsO и REIrAsO (RE=La, Ce, Nd), фуллерены и нанотрубки углерода, дисульфида вольфрама и сульфида галлия, интерфейсы Su2S||MoS2 в составе нанооктаэдров Cu2S с монослоем MoS2, нанопленки Mo2S2 как сенсоры, материалы для солнечных батарей CuInGaSe2 и Cu2ZnSnS4 и др. В рамках темы разрабатывается новый метод фотоэлектронной дифракции и голографии для визуализации атомной структуры поверхности твердых тел в 3D-формате. Как видно, разрабатываемая исследовательская тема многогранна и ориентирована на широкий круг задач и объектов. Ее важной особенностью является тесная корреляция между теоретическими и экспериментальными подходами в изучении новых соединений и материалов. Так, в отчетный период был разработан новый алгоритм ab initio расчетов параметров ЯМР-эксперимента - квадрупольных частот νQ, что позволяет надежно интерпретировать ЯМР-результаты. Аналогичным образом рассчитывались химические сдвиги в фотоэлектронных спектрах, оптические спектры поглощения и другие характеристики материалов. Совместное использование компьютерных расчетов и традиционных экспериментальных методов позволяет вскрыть микроскопическую природу создаваемых соединений и материалов на их основе, объяснить их функциональные свойства.