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

В отчетный период проводилось изучение строения и физико-химических свойств органических, неорганических, элементорганических и координационных соединений с помощью совокупности физико-химических и расчетных методов, что позволило определить молекулярную и кристаллическую структуру широкого ряда объектов исследования, установить распределение электронной плотности в них, охарактеризовать возможные механизмы реакций и предложить новые методики детектирования веществ. Наиболее важные объекты исследования включали в себя потенциальные функциональные материалы, перспективные в качестве спиновых переключателей, мономолекулярных магнитов, органических светодиодов, высокоэнергетических материалов, агентов фотодинамической терапии и нанодоставки, а также как активные фармацевтические субстанции. Были систематизированы данные о строении гидроксиимидазолатов меди и дицианамидов переходных металлов, стереоэлектронных факторах, влияющих на практически важные свойства основных классов органических соединений. Выявлен ряд взаимосвязей между природой органических лигандов и строением получаемых на их основе органо-неорганических и композитных материалов и наблюдаемыми свойствами таких материалов, в первую очередь – проводимостью и магнетизмом. Для интерпретации электронных спектров поглощения анион-радикалов бис(диазоло)пиразинов разработан 4-стадийный расчетный подход на основе квантовохимических расчетов bt-PNO-STEOM-CCSD и DFT. Показано, что π-ароматичность уникального типа анион-радикалов бис(диазоло)пиразинов обусловлена делокализацией 7 бета-электронов по трем циклам, что объясняет их выдающиеся магнитные свойства. Предложен механизм и рассчитаны его энергетические параметры для присоединения нитрила к сэндвичевым комплексам циркония с образованием соответствующих амидинов. С помощью интегральных характеристик атомов и ионов проведена оценка плотности упаковки отдельных структурных фрагментов, что позволило добиться высокой точности определения предсказания плотности кристаллов (в пределах 0.03 г/см3). Новые металлакарборановые комплексы никеля с фосфорсодержащими лигандами показали свою перспективность в качестве агентов борнейтронозахватной терапии, супрамолекулярные комплексы бескислородных краун-эфиров и порфиринов с производными фталатов показали себя в качестве удобных агентов фотодинамической терапии. Предложен ряд новых методик для определения хлора в концевых группах полимеров, а также железа и платины в металлорганических соединениях.