Теоретический дизайн, синтез и исследование новых полифункциональных органических, металлокомплексных, двух и трехмерных элементоорганических и неорганических структур и материалов для молекулярной электроники, спинтроники и медицинских целей

Проект направлен на решение фундаментальных проблем химии и материаловедения, связанных с рациональным молекулярным дизайном, теоретическим моделированием и направленным синтезом полифункциональных органических и металлокомплексных соединений и динамических материалов, способных к обратимому изменению свойств под влиянием внешних воздействий. Планируется получение и изучение широкого ряда фото-, электро-, термо- и магнитоактивных молекулярных и супрамолекулярных систем, включая наноразмерные, установление взаимосвязи между их структурой и регулируемыми оптическими, фотофизическими, магнитными, зарядо-транспортными и электрохимическими свойствами, что позволит создать новые би(поли)стабильные молекулярные структуры и материалы для современных устройств фотоники, молекулярной электроники, спинтроники и медицинских целей. Дизайн магнитоактивных систем нового поколения со свойствами мономолекулярных магнитов, термо- и фотопереключаемыми спиновыми состояниями будет основан на теоретическом квантово-химическом моделировании электронного строения, спектральных и магнитных свойств гетероциклических нанографеновых структур. В ходе реализации проекта будет проведено систематическое исследование широкой серии неклассических борсодержащих производных различных структурных типов. С использованием методов квантовой химии будут изучены физико-химические и механические свойства новых соединений (их электронная структура, термодинамическая устойчивость, упругие и прочностные характеристики и др.), позволяющие оценить возможности их использования в сфере создания новых материалов. Будут предложены эффективные подходы к стабилизации таких систем, выявлены корреляции между их структурой и свойствами, отобраны системы с соответствующими физико-химическими характеристиками, подходящие для создания материалов нового поколения и современных устройств. Повышенный интерес к органическим и металлоорганическим би- и полирадикальным соединениям, способным действовать как мономолекулярные устройства, обусловлен значительным прогрессом в получении стабильных органических радикалов, демонстрирующих свойства полупроводников, спиновых кубитов, молекулярных переключателей и молекулярных магнитов. С целью поиска новых соединений, магнитными свойствами которых можно управлять посредством внешних воздействий, при помощи квантово-химического моделирования планируется изучение серии полициклических молекул с открытой электронной оболочкой. В результате выполнения исследования будет разработана методология конструирования полиспиновых органических и металлоорганических молекул. Использование в качестве основы различных классов органических и металлоорганических систем и, представленных органическими радикалами, заместителей позволит предложить новые магнитно-активные соединения, способные послужить основой устройств молекулярной электроники и спинтроники. Кроме того, будут разработаны инновационные методы экстракции и модификации в среде субкритической воды биологически активных соединений и на их основе созданы новые перспективные фармацевтические композиции с антибактериальной и/или противовирусной активностью.