В конце октября на площадке Томского государственного университета состоялось важнейшее мероприятие в сфере химических технологий и материаловедения – Второй Сибирский химический симпозиум. Симпозиум проходил при поддержке администрации Томской области, Российского химического общества имени Д. И. Менделеева, федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030», президентского национального проекта «Молодёжь и дети».
Южно-Уральский государственный университет на форуме представляли сотрудники научно-исследовательской лаборатории Многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов (далее НИЛ МММФМ — прим. ред.).
Ведущий научный сотрудник лаборатории НИЛ МММФМ, профессор, доктор химических наук Екатерина Барташевич на мероприятии выступила с приглашенным докладом.
Отметим, что конференция объединила более 200 участников — от перспективных молодых учёных до ведущих экспертов в своих отраслях. Эксперты из Москвы, Санкт-Петербурга, Томска, Челябинска, Новосибирска, Ставрополя, Ханты-Мансийска, Калининграда, Махачкалы и других городов, а также представители зарубежных университетов обсудили фундаментальную науку и развитие химических технологий, провели открытые лекции и выступили с докладами.
.jpg)
На форуме обсуждались вопросы катализа, медицинской химии, химии молекулярных магнетиков, химии элементоорганических соединений, методы органического синтеза и др.
«Сибиряки, как всегда, очень тепло принимали нас, – подчеркнула Екатерина Барташевич, – анализируя итоги поездки, – От лаборатории Многомасштабного моделирования многокомпонентных функциональных материалов мы представили доклад по проекту, поддерживаемому Российским научным фондом. Это проект «Тетрельные связи в химических соединениях подгруппы углерода, многомасштабное моделирование структуры и направленная функционализация материалов».
При подготовке доклада сотрудники НИЛ МММФМ сфокусировались на квантово-химических дескрипторах для типов химических связей в крупномасштабных моделях поверхности и сорбированных на них компонентах. Это объекты исследования ученых ЮУрГУ в рамках этого проекта.
Напомним, что именно многомасштабное моделирование и химические связи – основная специализация НИЛ МММФМ.
«Мы обращаем внимание на уровень свойств электронной плотности, что дает нам возможность понимать образование химических связей и прогнозировать, какого типа связь сформируется в многокомпонентных материалах. Это очень важно для дальнейшего прогнозирования свойств инновационных материалов», – отметила Екатерина Владимировна.
На конференцию сотрудники лаборатории привезли разработки с моделями кремний-углеродных монослоёв. Моделирование дефектов на таких поверхностях проводилось на основе спин-поляризованной электронной плотности. А методология расчетов путей реакции с разрывом/образованием Si-O связей силатранов впервые производилось при вовлечении в реакцию поверхности гидроксилированного силикатена. Преимущества данных моделей – в возможности воссоздавать различные дефекты на поверхностях, что, в свою очередь, позволяет другим компонентам и молекулам удобно связываться на них и участвовать в ускорении реакций.
«Связывание на дефектных поверхностях может происходить эффективнее, чем на бездефектных. Но нужно хорошо понимать электронную природу и электронную структуру дефекта. В нашей лаборатории мы, с одной стороны, создаём крупномасштабные модели поверхности, с периодическими условиями, которые лежат в основе будущих гибридных материалов, – поясняет профессор Барташевич, – С другой стороны, мы можем смоделировать структуру поверхности с тщательностью до свойств распределения электронов, то есть предсказать будущую химическую связь и спрогнозировать, какие химические связи будут связывать компоненты в сложной масштабной системе».
В данном случае это не случайный перебор огромного количества компонентов, из которых создается подобный материал (тем более, что комбинация должна быть эффективной), а именно прогнозирование, когда связывание между компонентами в итоге приводит к улучшенным свойствам данного многокомпонентного материала (например, гибкости, прочности, устойчивости к коррозии и др.).
«Мы надеемся, что методология и подходы, которые мы разрабатываем, будут полезны в физической химии, но и самое главное – это позволит отличить сорбцию от хемосорбции. Это очень важный шаг в направлении создания гибридных материалов будущего», – поясняет профессор Барташевич.
Второй Сибирский химический симпозиум проходил при поддержке федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030»