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

Одна из основных задач химической науки – создание принципиально новых типов функциональных материалов, пригодных для использования в различных областях народного хозяйства. Именно такое определение соответствует приоритетным направлениям развития науки, заявленным Президентом и Правительством РФ. Молекулярные интеллектуальные материалы, свойства которых зачастую являются уникальными, безусловно, относятся к совершенно новому типу функциональных материалов, в которых функция, то есть свойство конечного продукта, задается как на уровне структурных особенностей отдельных молекул, так и на уровне взаимодействий между ними, обеспечивающих само существование таких материалов. Необходимость в создании новых материалов, обладающих теми или иными свойствами при определенных условиях, требует накопления большого количества информации о взаимосвязи между строением химических соединений и их макроскопическими характеристиками. Выявление таких взаимосвязей в различных физических состояниях является одним из самых приоритетных и актуальных направлений современной физической химии. В большинстве случаев поисковые исследования в этой области используют устоявшуюся методологию, основанную на анализе аспектов статической структуры (равновесного расположения атомных ядер, графа связности атомов, энергии межатомных взаимодействий и т.п.) в рядах близких по природе соединений, свойства которых отличаются качественно или количественно. Однако для получения более надежных корреляций «структура-свойство» и построения на их основе прогностических моделей более эффективными являются комбинированные экспериментально-теоретические подходы, основанные на интерпретации структурных данных, получаемых для реальных химических веществ – молекулярных соединений в различных физических состояниях – при помощи набора различных физико-химических методов, в сочетании с квантовохимическим моделированием их структуры и свойств. Таким образом, определение структурных особенностей молекулярных компонентов материалов различной природы и изучение их физико-химических свойств для установления корреляций «структура – свойства» является абсолютно необходимым шагом на пути к направленному дизайну новых функциональных материалов с практически-важными свойствами (катализаторов, сенсоров, магнитных материалов, компонентов устройств молекулярной электроники и спинтроники и проч.) Цель научного исследования - создание новых молекулярных функциональных материалов различной химической природы во многом основано на использовании взаимосвязей между наблюдаемыми макроскопическими свойствами и природой отдельных молекул и тем, как они взаимодействуют друг с другом. Следовательно, успешный направленный дизайн таких материалов невозможен без глубокого понимания всех закономерностей, отвечающих за проявление желаемого свойства. Их можно сформулировать только в рамках мультидисциплинарных исследований, основанных на совместном использовании современных физико-химических методов и теоретических подходов для построения корреляций «структура – свойство». Основной целью предлагаемого исследования является построение корреляций «структура – свойство» для новых молекулярных материалов различной химической природы (в том числе – катализаторов, сенсоров, магнитных материалов, компонентов устройств молекулярной электроники и спинтроники и других функциональных материалов) на основе тщательного анализа комплементарных данных, получаемых при помощи набора современных физико-химических методов: спектроскопия ядерного магнитного резонанса, молекулярная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, элементный анализ, спектроскопия электронного парамагнитного резонанса, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, атомно-силовая микроскопия и др.