Дополнительные ссылки

Top.Mail.Ru

Лаборатория квантовой химии

 
Заведующий лабораторией - к.х.н. Долин Сергей Петрович 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Лаборатория квантовой химии берет свое начало от лаборатории строения неорганических соединений ИОНХ РАН, созданной усилиями академика Якова Кивовича Сыркина в начале 1960-х годов. Научная школа Я.К. Сыркина - М.Е. Дяткиной широко известна фундаментальными исследованиями по теории химической связи, химической кинетике и физическим методам исследования веществ и материалов. Для нее характерна тесная связь теории с химической практикой, включая исследование и разработку промышленно-важных реакций и процессов. В лаборатории зародился ряд новых научных направлений, ставших в настоящее время интенсивно развиваемыми разделами наук, таких как
  • металлокомплексный катализ (Я.К. Сыркин, И.И. Моисеев, М.Н. Варгафтик)
  • квантовая химия твердого тела (А.А. Левин)
  • рентгеноэлектронная спектроскопия (В.И. Нефедов)
В течение более двадцати лет заведующим лабораторией был академик Вадим Иванович Нефедов (1937-2008).
 
Как отдельное структурное подразделение лаборатория квантовой химии существует в ИОНХ с 1993 года под руководством профессора Александра Ароновича Левина. С 2007 года лабораторией заведует Сергей Петрович Долин, а А.А. Левин становится научным руководителем лаборатории.
 
Заведующий лабораторией: Долин Сергей Петрович, 1944 г.р., окончил химический факультет МГУ в 1966 году, кандидат химических наук с 1973.
 
Научный руководитель: Левин Александр Аронович, 1931 г.р., окончил МГЗПИ в 1965, профессор с 1991, доктор химических наук с 1972.
 
С.П.Долин является известным специалистом в области квантовой химии, и его работы (более 150, включая две монографии) известны в России и за рубежом. Основная научная деятельность в настоящее время связана с двумя темами. Первая из них относится к теоретическому изучению структурных фазовых переходов в Н-связанных кристаллах с использованием различных квантово-химических моделей и вычислительных методов, а вторая - с изучением строения и реакционной способности ряда органических и неорганических пероксидов в рамках квантово-химической версии метода переходного состояния (совместно с лабораторией металлокомплексоного катализа ИОНХ РАН).
 
За последние семь лет руководит работами аспирантов (6) стажеров (2) и дипломников (11). Участвует в совместных работах с Научным центром НИФХИ им. Карпова, ИХФ РАН и с Университетом Дружбы народов.
 
А.А. Левин - профессор, доктор химических наук, заслуженный деятель науки РФ. Заведующий лабораторией с 1993 года, главный научный сотрудник лаборатории квантовой химии с 2007 года. Известный в России и за рубежом специалист в области квантовой химии молекул и твердого тела. Автор более 280 публикаций, в том числе, ряда обзоров и монографий, две из которых переведены и изданы за рубежом. Эти монографии (А.А. Левин, "Введение в квантовую химию твердого тела", М, Химия, 1974, 236 с, перевод: A.A. Levin, Solid State Quantum Chemistry, New York, Mc Graw-Hill, 1977, 249p; А.А. Левин, П.Н. Дьячков, "Электронное строение, структура и превращения гетеролигандных молекул", М, Наука, 1990, 256 с, перевод:A.A. Levin, P.N. D'yachkov, Heteroligand Molecular Systems, London and New York, Taylor and Francis, 2002, 271 p.) посвящены соответственно квантовой химии полупроводников и актуальным вопросам теории координационных соединений переходных металлов и комплексов непереходных элементов. В настоящее время А.А. Левин с другими сотрудниками лаборатории развивает новый- квантовохимический подход к микроскопической теории водородно-связанных сегнетоэлектриков и родственных функциональных материалов.
 
 
Основные направления работы
  • Развитие метода полного потенциала в теории линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Моделирование электронного строения металлизированных углеродных нанотрубок, которые являются перспективными материалами для изготовления катодов для литий-воздушных электрических батарей высокой емкости и мощности.
  • Квантовохимическое моделирование электронного строения, оптических и спин-орбитальных щелей в узкозонных полупроводниковых нанотрубках. Квантовохимическое моделирование перспективных катализаторов и неорганических фуллеренов. Квантовохимическое моделирование электронного строения, оптических и спин-орбитальных щелей в нанотрубках на основе благородных металлов Au, Ag, Pt и Pd.
  • Исследование кластеров 4d-элементов с функциональными лигандами.
  • Разработка методов расчета поверхностной энергии и поверхностного натяжения в системах твердое тело – пар для чистых элементов и бинарных сплавов разной степени упорядоченности. Разработка микроскопической теории доменной структуры сегнетоэлектриков типа порядок – беспорядок. Разработка эффективных методов квантовохимического анализа термодинамических свойств водородно-связанных сегнетоэлектриков различной размерности.
  • Теоретическое исследование механизмов реакций перекисного окисления с участием синглетного кислорода. Квантовохимическое изучение строения, свойств и относительной устойчивости основных оксианионов непереходных элементов. Теоретическое исследование структуры и электронного строения нанокластеров на основе 4d- и 5d- элементов с функциональными лигандами, перспективных топологических материалов на основе 4d-элементов, материалов спинтроники, многоэлектронных эффектов при фотоионизации атомов в химических соединениях.
Наиболее значимые результаты
  • Разработаны и апробированы методы расчета параметров псевдоспинового гамильтониана для анализа особенностей структурных переходов в сегнетоактивных кристаллах с различной размерностью сетки Н-связей. Квантовохимически изучены механизмы реакций окисления ряда органических субстратов с участием изолированного и координированного в системе V(V)O6/H2O2/RCOOH синглетного дикислорода. Результаты расчетов, проведенных различными КХ методами на качественном и полуколичественном уровнях, позволили объяснить ряд наблюдаемых различий в механизмах и селективности реакций окисления указанных органических субстратов.
  • На основании данных масс-спектров рассчитаны возможные электронные и пространственные структуры кластеров хлоридов и низших оксидов Мо (перспективных катализаторов). Из квантовохимических расчетов установлено
  • влияние допирования кластеров Au атомами 5d-элементов на их структуру и присоединение функциональных лигандов. Произведены расчеты параметров фотоионизации атомов рентгеновским излучением больших энергий, что составило теоретическую основу для нового метода фотоэлектронной спектроскопии HARPES.
  • Изучены плотности состояний в чистых нанотрубках и легированных 3d- и 4d- металлами на основе цирконата. Установлено, что образование примесных зон в запрещенной зоне нанотрубок ZrO2 уменьшает ширину их оптической щели. Предсказана каталитическая активность нанотрубок в реакциях фотохимического разложения Н2О под действием света с образованием Н2. Показано, что легирование Sc приводит к нанотрубкам, наиболее перспективным для создания фотокаталитических электродов.
 
Сотрудники лаборатории
 
  1. Бреславская Наталья Николаевна
  2. Дьячков Евгений Павлович
  3. Дьячков Павел Николаевич
  4. Михайлова Татьяна Юрьевна
  5. Товбин Юрий Константинович
  6. Яржемский Виктор Георгиевич
с.н.с., к.х.н.
н.с., к.х.н.
г.н.с., д.х.н.
с.н.с., к.ф.-м.н.
в.н.с., д.ф.-м.н.
в.н.с., д.ф.-м.н.
 
Наиболее значимые публикации
  • Е.П. Дьячков, Д.В. Макаев, Л.О. Хорошавин, П.Н. Дьячков. Влияние примеси 3d-элементов на электронные свойства нанотрубок гексагонального диоксида титана // Журнал неорганической химии. 2017. Т. 62 (7). С. 930-933.
  • N.R. Sadykov, D.A. Peshkov, P.N. D’yachkov. Combined Effect of external periodic and constant electric fields on electron transport in carbon nanotubes and nanoribbons with metallic conductivity // Journal of the Physical Society of Japan. 2017. V. 86. p. 034712.
  • D. Bocharov, S. Piskunov, Yu.F. Zhukovskii, E. Spohr, P.N. D'yachkov. First principles modeling of 3d-metal doped three-layer fluoritestructured TiO2 (4,4) nanotube to be used for photocatalytic hydrogen production // Vacuum. 2017. V. 146. p 562-569.
  • Е.Г. Ильин, А.Г. Бейрахов, В.Г. Яржемский, А.К. Буряк, А.Е. Гехман. Симметричные клеточные структуры нестехиометрических оксидов молибдена // Доклады Академии наук. 2017. Т. 475 (6). С. 640-650.
  • С.П. Долин, Т.Ю. Михайлова, Н.Н. Бреславская. Структурный фазовый переход в квазиодномерном Н-связанном сегнетоэлектрическом кристалле PbHPO4 (LHP): квантовохимический анализ // Журнал неорганической химии. 2017. Т. 62 (7). С. 934-943.
  • Т.Ю. Михайлова, Н.Н. Бреславская, С.П. Долин. Квантовохимический анализ термодинамического изотопного эффекта в квазиодномерных H-связанных сегнетоэлектриках Pb(H/D)PO4 // Журнал неорганической химии. 2017. Т. 62 (12). С. 1593-1596.
  • Л.О. Хорошавин, Д.О. Краснов, П.Н. Дьячков, Э.М. Кольцова. Электронные свойства нехиральных и хиральных золотых нанотрубок // Журнал неорганической химии. 2017. Т. 62 (6). С. 800-806.
  • V.G. Yarzhemsky, M.Ya. Amusia. Calculation of Ar photoelectron satellites in the hard-Х-ray region // Physical Review A. 2016.  V. 93. р. 063406.
  • M.Ya. Amusia, L.V. Chernysheva, V.G. Yarzhemsky. Handbook of theoretical atomic physics // Springer, Berlin. 2012. 799 p.
  • V.G.Yarzhemsky. Nodal quantum numbers for two-electron states in solids // Few-body systems. 2012. V. 53 (3). р. 499-504.
 
Гранты и проекты
 
Гранты Российского фонда фундаментальных исследований
  • 16-53-76019 «Компьютерное моделирование наноструктурного фотокатализатора для эффективного производства водорода из воды» (2016-2018 гг.)
  • 15-03-05370 «Исследование влияния легирующих d-элементов на электронное строение и функциональные свойства материалов спинтроники на основе антимонидов элементов III группы» (2015-2017 гг.)
Проекты в программах фундаментальных исследований Президиума РАН
  • «Теоретическое и экспериментальное изучение природы химической связи и механизмов важнейших химических реакций и процессов. Механизмы реакций гидроперекисного окисления алканов, алкенов, аренов: квантовохимическое моделирование» (2012-2017 гг.)
 
Научное сотрудничество
  • Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (г. Москва)
  • Московский физико-технический институт (государственный университет) (г. Москва)
  • Российский университет дружбы народов (г. Москва)
  • Университет Дуйсбург-Эссен (Германия)
  • Институт физики твердого тела Латвийского университета (Латвия)
ОБЪЯВЛЕНИЯ
Рассылка новостей