45.9. Теоретические и экспериментальные исследования новых материалов и гибридных структур, в том числе полисопряженных систем, наноструктур, композиционных материалов и систем пониженной размерности

В настоящее время одной из важных научных проблем при изучении новых углеродных материалов является исследование физико-химических свойств новых квазидвумерных гетероструктур на основе бислойного графена, слоистых BN/графен, графен/фуллеренов. Хотя эти материалы представляют значительный интерес как с общефизической, так и с прикладной точек зрения, их свойства изучены далеко не полностью. Поэтому проведение моделирования атомной структуры, предсказание формирования и стабильности, механических, электронных и оптических свойств таких гетероструктур с помощью современных квантово-химических методов представляется в высшей степени актуальным. Что касается нанодисперсных металло-углеродных композитов, то такие материалы весьма перспективны для создании электродов суперконденсаторов, использующихся в электротехнических приложениях, в т.ч. в составе гибридных накопителей энергии, в качестве радиоэкранирующих покрытий, радиопоглощающих материалов и новых материалов в элементах антенно-фидерных трактов сверхширокополосных систем. В России и за рубежом подобные материалы выпускаются рядом известных компаний и исследовательских центров. Однако, разрабатываемые в них материалы предназначены для поглощения электромагнитного излучения только высокочастотного диапазона. Отличительной особенностью создаваемых в рамках данного проекта материалов адаптивность (перестройка) их частотных характеристик, в том числе, в низкочастотном диапазоне. Одной из интересных теоретических задач проекта является изучение свойств новых магнитных соединений (в том числе магнитных молекул) с конкурирующими обменными взаимодействиями. Эти соединения обладают рядом необычных свойств, которые могут быть использованы при создании элементов памяти в квантовых компьютерах, в спинтронике и т.д. Однако, физические процессы, приводящие к необычным магнитным свойствам таких соединений, детально не установлены в настоящее время и это является задачей проекта. Целью настоящего проекта является разработка научных основ создания материалов с заданными электрофизическими свойствами. Будут проведены фундаментальные экспериментальные и теоретические исследования электрофизических и механических свойств органических материалов, полимеров, композитов и систем пониженной размерности. Значительное внимание будет уделено прикладным разработкам. Будет продолжено теоретическое исследование новых углеродных материалов на основе графена, в частности, би-графенов и слоистых структур и проведено моделирование этих структур в качестве элементов наноустройств для опто- и наноэлектроники. Будут разработаны научные подходы к созданию класса композиционных материалов, содержащих нано- или микрокластеры суперпарамагнитных частиц, которые могут быть использованы как электроды в накопителях энергии или как наполнители материалов радиотехнического назначения, в т.ч. обладающих радиопоглощающими свойствами. Важное место в работе над проектом будут занимать теоретические расчеты электронных, магнитных и механических свойств новых органических композиционных материалов, полимеров и наноструктур, полимеров и биополимеров. Как правило, физические модели, описывающие эти соединения, довольно сложны и для их изучения предполагается развить новые эффективные аналитические и численные методы.