Логотип ИНХ СО РАН

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт неорганической химии им. А.В. Николаева

Сибирского отделения Российской академии наук

ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАВЕРШЁННЫХ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ за 2002 г.


Направление - химия неорганических соединений, в том числе координационных, кластерных и супрамолекулярных

Макроциклический кавитанд кукурбитурил впервые использован для направленного синтеза больших, имеющих наноразмеры, комплексов и высокоупорядоченных гибридных органических-неорганических супрамолекулярных соединений. Отличие кукурбитурила от других макроциклических кавитандов состоит в том, что молекула кукурбитурила жесткая, внутри имеется достаточно большая гидрофобная полость наряду с гидрофильными порталами. Впервые изучено взаимодействие макроциклического кавитанда кукурбитурила с широким рядом s-, p-, d-элементов, а также с солями f-элементов (Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Ho, Er, U и Th) в водных растворах. Экспериментально показано, что в результате процесса самоорганизации в растворе образуются комплексы или супрамолекулярные соединения, которые относятся к различным структурным типам и имеют наноразмеры. На рисунке, в качестве примера, показан «трехпалубный сэндвич», в котором чередуются большие молекулы лиганда кукурбитурила и аквакомплексы Gd(III). Размеры этого катионного комплекса составляют 3,0 нм. Проведенные исследования открывают перспективы создания материалов на основе наноразмерных комплексов или супрамолекулярных соединений.

Направление - физико-химические основы процессов разделения и очистки веществ.

Изучены процессы сорбции ртути из модельных и технологических сред на 21 типе сорбентов различных классов (аниониты, сорбенты на основе полиакрило-нитрильных волокон, углеродные сорбенты, цеолиты, брусит) в статических и динамических условиях. Для наиболее эффективных сорбентов получены данные по коэффициентам рас-пределения ртути между сорбентом и жидкой средой в диапазоне рН 3-12, построены изо-термы сорбции для сорбента НУМС-1 и показано, что этот материал в десятки раз превосходит по емкости все известные сорбенты и ионообменные смолы. (Работа была представлена на выставке «Архимед 2002» и отмечена серебряной медалью)


Разработана методика определения произведения растворимости наночастиц галогенидов серебра, синтезированных в обратных мицеллах масло-растворимых ПАВ, и процедуры тестирования наночастиц на основе проведения в мицеллах характерных химических реакций при спектроскопическом контроле продуктов реакции.

Направление – физикохимия и технология функциональных материалов.

Лабораторные эксперименты и термодинамическое моделирование поведения системы кремний – хлор – водород в широком интервале температур и давлений показали возможность значительного увеличения производительности традиционного процесса получения поликристаллического кремния при одновременном снижении энергозатрат на всех стадиях технологического цикла. Результаты переданы Горнохимическому комбинату (г. Железногорск), соответствующее аппаратурное обеспечение и технологические регламенты разрабатываются в настоящее время ГИРЕДМЕТом (г. Москва), Заводом химического машиностроения (г. Екатеринбург) и заводом «Красмаш» (г. Красноярск).


 Разработана оригинальная методика синтеза слоев карбонитридов бора и кремния BCxNy , SiCxNy. Особенностью методики является использование в качестве исходных веществ элеменорганических соединений, молекулы которых содержат все осаждаемые элементы. Найдены условия образования в этих процессах различных разновидностей наноструктур: однородные тонкие слои, нанокомпозиты с кристалами 2-5 нм в аморфной матрице. Исследована структура и оптические свойства этих материалов. Планируется применение покрытий в оптических и механических системах,  работающих в жестких условиях.

Электронно-микроскопические изображения нанокристаллических пленок SiCxNy (а) и BCxNy (б), полученные методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, и дифракционные картины локальной области


Создано производство высокочистого оксида висмута, получаемого прямым окислением расплавленного металла кислородом по разработанной в Институте технологии, как прекурсора при выращивании монокристаллов ортогерманата висмута (Bi4Ge3O12). Использование синтезированного в ИНХ оксида висмута позволило не только выйти на новый уровень качества этих сцинтилляционных кристаллов, но и исключить повторную кристаллизацию, которую приходилось проводить, как при использовании оксида отечественного производства (квалификация ОСЧ 13-3), так и оксида производства германской фирмы HEK (квалификация Electronic grade). Тем самым, удалось повысить производительность ростового оборудования без дополнительных капитальных вложений. В рамках интеграционного проекта "Развитие новых детекторных технологий в институтах СО РАН" результаты работы использованы при выращивании радиационно-стойких кристаллов BGO для калориметра КМД-2 (ИЯФ СО РАН)

Сцинтилляционные характеристики кристаллов BGO,
выращенных с использованием различного оксида висмута

Производитель оксида

Интегральный световыход

Энергетическое разрешение, FWHM %

Исходный

После УФ облучения

Исходный

После УФ облучения

ИНХ СО РАН, кристалл первой кристаллизации

3102

2967

10,4

10,6

HEK, Германия, кристалл первой кристаллизации

2918

2017

10,3

13,00

HEK, Германия, кристалл второй кристаллизации

2736

2475

11,7

11,7

РЕДМЕТ, Новосибирск, кристалл второй кристаллизации

2540

1746

10,7

13,3

УЗХР, Верх. Пышма, кристалл второй кристаллизации

2597

1558

10,9

14,1

Спектры пропускания

 Синтез Bi2O3 ИНХ СО РАН
первая
кристаллизация

 

 

 

HEK, Германия
первая
кристаллизация

HEK, Германия
 вторая кристаллизация


Исходный образец

После УФ облучения

Направление - кристаллохимия, электронное строение и термодинамика неорганических веществ

Расшифрована структура гигантского “неорганического фуллерена”, (получен Д. Баем, лаб. проф. М. Шеера, Университете Карлсруе, Германия) [{Cp*Fe( 5-P5)}12{CuCl}10{Cu2Cl3}5{Cu(CH3CN)2}5]3* [Cu(CH3CN)4][Cu24Cl25{(5-P5)FeCp*}12(CH3CN)8]*36CH2Cl2, где Cp*=5-C5(CH3)5. Кристаллографически независимая часть содержит 621 неводородный атом и 414 атомов водорода Cp*-лигандов. Кристаллографические данные ( дифрактометр Stoe CCD, 137884 независимых отражений, R=0.1242): a = 22.240(4), b = 38.302(8), c = 40.884(8), = 113.25(3)°, = 100.41(3)°, = 91.76(3) °, пр.гр. P-1, Z = 1, V = 31270(11). В структуре пентафосфореффоценильные фрагменты {Cp*Fe(5-P5)} связаны с группировками CuCl, Cu(NCCH3)2 и Cu2Cl5 в сферическую молекулу, обладающую псевдоосью 5 порядка и плоскостями симметрии (идеализированная точечная группа D5h). Кроме того, в структуре присутствует анион, отличающийся от указанной молекулы тем, что в нем отсутствует одна группа {Cu(NCCH3)2}+, и катион [Cu(CH3CN)4]+.