Международная команда ученых создает материалы для сенсоров и лазеров нового поколения

Ученые Южно-Уральского государственного университета из России и Индии проводят исследования в малоизученных областях химии с целью создания получения новых высокотехнологичных материалов и изучения их свойств. Эти вещества могут найти широкое применение во многих областях, например, при производстве солнечных батарей, лазеров нового поколения или медицинского оборудования. Недавно ученым удалось синтезировать необычное соединение сурьмы с йодом. Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом научном журнале New Journal of Chemistry (Q2).

Ученые синтезировали новый материал из сурьмы

Научные сотрудники Лаборатории кристаллохимического дизайна и Института естественных и точных наук ЮУрГУ, Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН, (г. Новосибирск) и Санкт-Петербургского государственного университета получили первые совместные результаты: они синтезировали и изучили новое соединение сурьмы с необычным строением, которое может оказаться перспективным катализатором.

Элементоорганические производные сурьмы – это широкий класс соединений, интересный некоторыми типами своей биологической активности. В ЮУрГУ это направление исследований развивается благодаря работе, которую возглавляет доктор химических наук, профессор Владимир Шарутин.

«Изучая взаимодействие веществ класса трис(арил)сурьмы с йодом, было обнаружено, что реакции протекают по-разному в зависимости от природы органического заместителя. Один из выделенных продуктов отличается необычным строением: в его структуре присутствуют неизвестные ранее катионы [R3SbI]+. С помощью квантово-химических расчетов было показано, что они могут образовывать сильные нековалентные взаимодействия – так называемую галогенную и пниктогенную связи. Это свойство может обусловить каталитическую активность соединений этого класса», – пояснил доктор химических наук Сергей Адонин.

Важно отметить, что исследование галогенных связей является одним из самых актуальных направлений в химии на сегодняшний день, и Россия находится на седьмом месте в мире по количеству научных публикаций по этой теме. В частности, за 2020 год учеными ЮУрГУ было опубликовано 16 научных статей в журналах, индексируемых в наукометрической базе Scopus. Например, в топовых научных журналах Inorganica Chimica Acta, Chemical Communications, Journal of Molecular Structure.

Галогенные связи могут участвовать в кристаллах, обладающих нелинейными оптическими свойствами (например, в некоторых типах лазеров). Галогенные связи можно использовать при производстве солнечных батарей, а это, в свою очередь, большой шаг к «зеленой» энергетике, которая является очень актуальным направлением для научных исследований. Они применяются и в производстве сенсоров нового поколения, то есть, для телефонов и высокотехнологических приборов, в том числе, медицинских. Таким образом, все исследования, проводимые лабораторией, с каждым днем помогают сделать высокие технологии реальностью.

Сотрудничество с Российской Академией наук

В этом году в НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ была создана Лаборатория кристаллохимического дизайна функциональных материалов. В совместных исследованиях участвует академик Российской Академии наук, доктор химических наук, профессор Санкт-Петербургского государственного университета Вадим Кукушкин. В работу вовлечена кафедра Материаловедения и физикохимии материалов под руководством доктора химических наук, профессора Дениса Винника. В составе международной команды ученых есть высококвалифицированный специалист из Индии, PhD в области химии Раджакумар Кантхапажам. Доктор химических наук Сергей Адонин руководит работой лаборатории.

«Лаборатория занимается кристаллохимическим дизайном новых материалов на основе невалентных взаимодействий, таких как галогенная связь, халькогенная связь. Создание новых материалов – вот задача, которую пытаются решить ученые, и им это удается. Так, в условиях лаборатории стало возможным создание люминесцентных сенсоров, магнитных материалов, элементов солнечных батарей. Задача создания востребованных на практике материалов является чрезвычайно важной для лаборатории», — рассказывает кандидат химических наук Дмитрий Жеребцов.

В лаборатории проводятся фундаментальные исследования органических соединений, содержащих галогенные связи. Они возникают между атомами кислорода и атомами элементов-галогенов – хлора, брома и йода. Галогенные связи с участием атомов йода относятся к многообещающей, но малоизученной области химии.

Исследования в области новых материалов в числе приоритетов Уральского межрегионального научно-образовательного центра (УМНОЦ) мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы», который в настоящее время создается объединенными усилиями УрФУ, ЮУрГУ, КГУ, других региональных высших учебных заведений, Уральского отделения РАН, промышленных предприятий и правительства Челябинской, Свердловской и Курганской областей.

ЮУрГУ – участник Проекта 5-100, призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров.

Елена Кирякова, фото: Олег Игошин, Виктория Матвейчук
Контактное лицо по новости: 
Елена Кирякова; тел. 272-31-64
Вы нашли ошибку в тексте:
Просто нажмите кнопку «Сообщить об ошибке» — этого достаточно. Также вы можете добавить комментарий.