Уникальные материалы для аккумуляторов, систем очистки воды и воздуха разрабатывают в Южно-Уральском государственном университете. Работу ведут сотрудники Лаборатории полициклических ароматических соединений и углеродных наноматериалов. Главная их задача — открыть новый класс кристаллических углеродных материалов, которые будут обладать высокой электропроводностью и адсорбцией.
Каких успехов за год достигла Лаборатория полициклических ароматических соединений и углеродных наноматериалов и чем отметилась в мировом научном сообществе, рассказал старший научный сотрудник кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии» Дмитрий Жеребцов.
— Чем занимается Лаборатория полициклических ароматических соединений и углеродных наноматериалов?
— Цель работы научно-исследовательской лаборатории — создание новых материалов для органической электроники, а также углеродных наноматериалов, включая работу над новым классом кристаллических форм углерода. Последняя задача — первостепенная, это будет открытие мирового масштаба.
— Что уже сделано для открытия нового класса кристаллических углеродных материалов?
— Ряд ароматических соединений исследован методом термического анализа с нагреванием их в атмосфере аргона. Пока эти соединения при высокой температуре образуют лишь аморфные углеродные материалы. Однако исследованные исходные соединения еще не были достаточно близки к требуемым особенностям структуры, как задуманные нами диацетиленовые производные тетрабромпирена.
.jpg)
Фото: Константин Амшаров, руководитель Лаборатории полициклических ароматических соединений и углеродных наноматериалов, д.х.н., профессор
— Каких успехов удалось достичь в направлении органической химии?
— Руководитель лаборатории, доктор химических наук, профессор Константин Амшаров уверенно движется к углеродным наноматериалам со стороны синтеза крупных плоских и неплоских полициклических молекул. Кроме этого, в 2020 году мы достигли определенных успехов в синтезе диацетиленов — перспективных молекул для полимеризации в кристалле. На очереди — присоединение диацетиленов к тетрабромпирену.
— Как проходит международное сотрудничество в рамках лаборатории?
Мы объединяем ранее не связанные между собой научные кадры из разных стран. Кроме аспирантов химического факультета, кандидатов и докторов наук физико-металлургического, химического и физического факультетов ЮУрГУ, в лаборатории работают два высококвалифицированных специалиста из Индии, в исследованиях участвуют аспиранты Университета Эрлангена-Нюрнберга. Также осенью мы ожидаем приезда еще одной иностранной сотрудницы из Индии.
.jpg)
Фото: в Лаборатории полициклических ароматических соединений и углеродных материалов работает международная команда
— Какие публикации в высокорейтинговых журналах вы можете отметить?
— В 2020 году сотрудниками лаборатории опубликованы 5 и направлены в редакции 2 рукописи. Публикации выходят в журналах от Топ10 до Q2.
Руководитель лаборатории Константин Амшаров в 2020 году опубликовал несколько работ в области органической химии, в которых изложил результаты исследования графена («Fractal-seaweeds type functionalization of graphene» в журнале Top-10 «Carbon») и углеводородных соединений («Modular Approach to the Synthesis of Two-Dimensional Angular Fused Acenes» в журнале первого квартиля «Organic Letters»).
Также группа ученых Лаборатории полициклических ароматических соединений и углеродных наноматериалов представила результаты исследования новых модификаций цис-перинона — вещества, использующегося в промышленности как краситель («Two new polymorphs of cis-perinone: Crystal structures, physical and electric properties» в журнале Top-10 «Acta Crystallographica B»).
— Результаты исследований лаборатории будут применяться на практике?
— Сейчас исследования лаборатории имеют фундаментальную направленность. Говорить о практическом их применении рано. Оно станет возможным, как только мы получим новый углеродный материал. Наши разработки можно будет применять в области электрохимии, например, в аккумуляторах и в топливных элементах. Высокая удельная площадь поверхности позволит использовать данные материалы для разделения и очистки жидкостей и газов.
.jpg)
Фото: Дмитрий Жеребцов, старший научный сотрудник кафедры «Материаловедение и физико-химия материалов», научный сотрудник НОЦ «Нанотехнологии»
— Какая работа предстоит дальше сотрудникам лаборатории?
— Лаборатория продолжит работу по синтезированию нового типа кристаллических полимеров, исходя из диацетиленовых производных полициклических ароматических соединений, содержащих 3-9 сопряженных колец (антрацен, пирен, антантрен, виолантрен, дибензхризен и др.). Ожидается, что продукты термолиза полимеров будут представлять собой новые кристаллические формы углерода. Кристаллическая структура мономеров, полимеров и углеродных материалов будет исследована методами рентгеноструктурного, рентгенофазового анализа, а также методом малоуглового рассеяния рентгеновского излучения. Для полученных полимеров и углеродных материалов будут определены их адсорбционные характеристики (размеры пор, их площадь и объем), а также их электропроводность.
ЮУрГУ — участник Проекта «5-100», призванного повысить конкурентоспособность российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров. Исследования в области материаловедения являются одними из трех стратегических направлений развития научной и образовательной деятельности Южно-Уральского государственного университета наряду с цифровой индустрией экологией.