Новые функциональные материалы для перспективных технологий: синтез, свойства, спектроскопия и компьютерное моделирование

Исследовательская тема «Новые функциональные материалы для эффективных технологий будущего: синтез, свойства, спектроскопия и компьютерное моделирование» направлена на разработку новых материалов и химических технологий, развитие аналитических методик, компьютерное моделирование электронной структуры и функциональных свойств создаваемых соединений и гипотетических структур. В отчете перечислены наиболее важные результаты выполненных в 2021 году исследований. Отметим прорывные результаты по новым дозимиетрическим материалам, оптическим средам на основе сложных оксидов (германаты), технологиям мягкой и “зеленой” химии получения матералов для различных приложений: фотокатализа, очистки воды от вредных элементов (например, мышьяка и никеля), а также теоретические исследования реальных и гипотетических структур. Большой интерес представляют композиты V2O3/C и MoO2/C в качестве анодных материалов в литиевых источниках тока. Отметим разработку оригинального метода синтеза соединения Na2-хLiхV12O30 (0.6 ≤ x ≤ 1.4) - катодного материла в металл-ионных батареях. Из прикладных разработок выделим технологию очистки питьевых, природных и сточных вод от ионов тяжёлых металлов, в частности, применение коагулянта хлорида железа(III) для очистки загрязнённых растворов от нерастворимых грубодисперсных и коллоидных примесей, но также и от присутствующих в них ионов никеля. В рамках темы разрабатываются новые, в том числе прекурсорные, методы синтеза, а также совершенствуются известные подходы к созданию неорганических материалов, композитов, наноматериалов. Большое внимание уделено исследованию функциональных свойств получаемых материалов, в частности, изучению их магнитных, фотокаталитических, электрохимических и сорбционных характеристик. Большой раздел в отчете посвящен компьютерному материаловедению – первопринципным расчетом электронной структуры и свойств (магнитных, электродных, каталитических, сорбционных и др.) соединений и материалов на их основе. Например, теоретически изучена сорбция молекулами гуминовой кислоты C39NO15H43 ионов U4+, Pu4+, Th4+, Ce4+, UO22+ И PuO22+, установлено нарушение правил Юм-Розери при изоморфном замещении Al на трехвалентные катионы металлов в имоголите – алюмосиликатном минерале, рассчитаны пути диффузии натрия и предсказан вдвое меньший барьер диффузии в NaNiFe(MoO4)3 по сравнению с NaMgFe(MoO4)3. Отчет содержит результаты изучения режимов термобарической обработки сплава Ni45Mn44In11, приводящий к смещению максимального значения величины изменения магнитной энтропии (магнитокалорического эффекта) по температурной шкале с 212 K до 298 K. Область практического применения – оптика, фотовольтаика, фотокатализ, сенсорика, спинтроника, дозиметрия, химические источники тока, разработка новых экспериментальных и теоретических методов изучения неорганических материалов.