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

Исследование электронной зонной структуры, процессов электронных возбуждений и релаксации, оптических и магнитных свойств полупроводников – перспективных люминофоров, фотокатализаторов и магнитных материалов.Исследование кристаллической структуры, стабильности, электронного строения и механических свойств оксидов, карбидов, боридов и нитридов переходных металлов, нитридов алюминия, галлия и индия, а также слоистых фаз со структурой типа ZrCuSiAs, перспективных в оптоэлектронике и спиновой электронике. Установление особенностей электронного строения, магнитных и механических свойств сверхпроводящих соединений. Моделирование оптических и ЯМР спектров сложных оксидов.Квантово-химическое и молекулярно-динамическое моделирование кристаллических и наноразмерных фаз на основе халькогенидов, оксидов и металлатов переходных металлов, установление взаимосвязи между их электронной структурой и хемосорбционной активностью, определение реакционных центров и энергии адсорбции неорганических и органических молекул.Изучение с помощью методов квантовой химии особенностей взаимодействия наиболее стабильных наноразмерных фрагментов диоксидов урана и плутония с молекулами воды и нитратными группировками. Исследование процессов связывания наночастицами оксидов(оксигидратов) титана, кремния и оксидами графена ионов урана и плутония в нейтральных водных растворах.Разработка новых материалов для электрохимических и оптических устройств, а также новых катализаторов на основе оксидов, фосфатов и боридов (LiFe5O8, Li4Ti5O12, LiMePO4, где Me Mg, Mn, Ni, CoxB и др.). Решение задач синтеза новых материалов, изучение их структурных, спектральных характеристик и функциональных свойств, в частности, магнитных эффектов.Комплексное исследование состава, строения, оптических и люминесцентных характеристик и оксидов титана, цинка и алюминия, полученных термолизом органических прекурсоров. Установление зависимости оптических характеристик синтезированных соединений от типа органического лиганда; выявление природы люминесценции при допировании соединений d- и f-элементами.Исследование методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) состава, структуры и природы химических связей на поверхностях новых неорганических материалов, в том числе наноматериалов. Развитие новых методов изучения атомной структуры поверхности твердых тел – рентгеновской фотоэлектронной дифракции и голографии.Изучение электронной структуры и оптических свойств многокомпонентных халькопиритов CuInGa(Se,S)2 и кестеритов Cu2ZnSn(Se,S)4 для задач солнечной энергетики.Получение экспериментальных (ЯМР) и теоретических данных о локальных характеристиках ионов в структурах сложнооксидных соединений в широком температурном интервале с целью выяснения микроскопического механизма и путей ионного транспорта в этих соединениях, физико-химических факторов, определяющих параметры диффузии ионов, а также подбора наиболее эффективных изоморфных замещений для оптимизации параметров ионного переноса.Создание микро- и наноструктурированных квазикристаллических и аппроксимантных сплавов Al(Si,B)-Cu-Fe и выяснение механизмов их упрочнения в условиях локализованных высоких давлений, реализуемых в тесте наноиндентирования. Исследование методами просвечивающей электронной микроскопии и электронной дифракции фазовых превращений в Al(Si,B)-Cu-Fe с целью нано-структурирования сплавов, изучение структуры деформированного материала в окрестности отпечатка. Анализ механизмов локализованной деформации в совершенных и наноструктурированных квазикристаллах и аппроксимантов с использованием структурных и первопринципных методов.