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]+.
|