Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Иванов Дмитрий Анатольевич Бельгия
Номер договора
11.G34.31.0055
Период реализации проекта
2011-2015
15
Количество специалистов
91
научных публикаций
6
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Главное направление исследований лаборатории – мягкие среды, или сложные молекулярные ансамбли. Мягкие среды представляют собой особые мембраны и другие системы, обладающие уникальными свойствами и заданными характеристиками. Исследования, производящиеся над мягкими средами, лежат на стыке разных дисциплин – биологии, химии и физики. Среди прикладных результатов работы лаборатории - создание синтетического аналога кожи хамелеона, реагирующей на механические воздействия изменением прочностных свойств и цвета. Подобные материалы можно программировать в широком диапазоне механических и цветовых характеристик. Этот подход аналогичен кодированию наследственной информации в цепочках ДНК.

Название проекта: Физическая химия, супрамолекулярная химия, молекулярная самоорганизация, колончатые мезофазы, селективные ионные мембраны, органические полупроводники, полевой транзистор

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований:

  • Создание новых функциональных материалов для органической электроники, селективных ион-проводящих мембран
  • Исследование структуры частично-кристаллических и жидкокристаллических полимеров

Цель проекта: Использование феномена супрамолекулярной самоорганизации органических молекул для создания новых функциональных материалов: создание высокоселективных ионных мембран, в которых ионные каналы образованы из супрамолекулярных комплексов, создание высокоупорядоченных бездефектных пленок органических полупроводников для органических полевых транзисторов (OFETs)




Практическое значение исследования
  • Реализован супрамолекулярный подход для создания новых функциональных материалов. В этом исследовании материалы с запрограммированной структурой наноразмерных ионных каналов собираются из молекулярных кирпичиков, которыми являются жидкокристаллические амфифильные молекулы, т. е. молекулы, содержащие несмешивающиеся гидрофильные и гидрофобные фрагменты. В результате самосборки гидрофильные фрагменты, объединяясь, образуют сложную систему наноканалов, которая пронизывает образец во всех направлениях. На заключительной стадии синтеза проводится полимеризация полученной самоорганизованной системы, чтобы создать в ней сетку ковалентных связей и таким образом придать ей необходимые механические свойства. Подобные жидкокристаллические системы достаточно технологичны, так как они позволяют очень легко проводить ориентирование молекул, используя внешние поля, а также придавать материалу перед началом полимеризации любую форму.
  • Продолжается разработка основ для практического применения таких наноструктурированных материалов: для создания высокоселективных ионных мембран, для биомедицинских целей в качестве так называемых наногубок для целенаправленной доставки лекарств.
  • Исследованы процессы самосборки новых полупроводниковых органических молекул, содержащих олиготиофеновые фрагменты. Рассмотрен целый ряд молекулярных архитектур, различающихся такими деталями, как длина сопряжения тиофеновых блоков и структура концевых алкильных групп и центральных силоксановых развязок. В проекте изучено влияние деталей молекулярной архитектуры на процессы структурообразования и термотропное поведение образцов, проведены in-situ структурные исследования тонких полупроводящих пленок, полученных методом spin-coating. Для структурных исследований использованы методы рентгеновского рассеяния со скользящим пучком в больших и малых углах дифракции, которые позволяют проанализировать детали морфологии и текстуры тонких пленок, а также их кристаллическую структуру.

Внедрение результатов исследования:

  1. Разработан уникальный прибор – нанокалориметр, который позволяет проводить количественные теплофизические исследования сверхтонких органических пленок и образцов весом в единицы нанограммов. Данная разработка была отмечена премией правительства РФ для молодых ученых в 2013 году.
  2. Проведена оптимизация нанокалориметра и реализованы схемы его интегрирования в различные экспериментальные установки: сканирующий зондовый, оптический и рамановский микроскопы, а также на линию по нанофокусной синхротронной рентгеновской дифракции в Европейском центре синхротронных исследований (ESRF, Гренобль, Франция).
  3. Впервые в практике научного сотрудничества в РФ между коллективом Лаборатории мегагранта и Европейским центром синхротронных исследований было заключено и реализовано последовательно два трехлетних формализованных контракта Long-Term Proposal. Они позволяют получать доступ без написания заявок на синхротронные линии и к исследовательским лабораториям ESRF. В обмен Лаборатория поставила на линии ESRF нанокалориметры, которые сегодня доступны всем пользователям синхротрона и являются частью стандартного оборудования линии. Прибор может использоваться в различных установках не только как маломощный и компактный нагревательный элемент для наноматериалов и тонких пленок, но также дополнять полученные результаты важными теплофизическими данными.

Образование и переподготовка кадров:

  • Аспиранты и научные сотрудники Лаборатории несколько раз в год выезжают для проведения экспериментов в Европейском центре синхротронных исследований (ESRF, Гренобль, Франция). Проводились стажировки в Университете Страсбурга (Франция).
  • Разработан и с 2016 года читается курс лекций на факультете фундаментальной физико-технической инженерии МГУ на английском языке «Introduction to the structural and thermal analysis of soft-matter systems», ставший обязательным для магистров 1 года и студентов 5 курса.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Создано малое инновационное предприятие ООО «Ай Ди Эй Технологии». Основным направлением деятельности компании является производство и продажа разработанного в рамках мегагранта прибора для измерения теплофизических свойств сверхмалых количеств веществ – нанокалориметра.

Другие результаты:

  • Ведущий ученый Лаборатории ежегодно принимает участие в организации международного франко-российского форума, проводимого в формате форума «Наука будущего».
  • Зарегистрированы две уникальные научные установки: дифрактометр с детекцией в малых и больших углах, а также созданный в Лаборатории нанокалориметр.
  • Опубликовано 80 научных статей в высокорейтинговых реферируемых журналах, в том числе в таких журналах как: Science (1 статья), Advanced Materials (3 статьи), Advanced Energy Materials (1 статья), Chemistry of Materials (2 статьи), Journal of Materials Chemistry A (2 статьи), Journal of Materials Chemistry C (1 статья), Macromolecules (9 статей), ACS Macro Letters (2 статьи), Chemical Communications (2 статьи), Carbon (1 статья), Langmuir (1 статья) и т. д.

Сотрудничество:

  • Европейский центр синхротронных исследований (Франция): долгосрочный проект (Long-Term Project), 26 совместных публикаций с 2012 года
  • Рейнско-Вестфальский технический университет Аахена, Институт DWI (Германия): научное сотрудничество, 15 совместных публикаций с 2012 года
  • Страсбургский университет (Франция): научное сотрудничество, 3 совместные публикации с 2012 года
  • Кафедра высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова (Россия): совместный проект РНФ, 3 совместные публикации с 2012 года
  • Институт синтетических полимерных материалов РАН (Россия): сотрудничество в рамках мегагранта, 6 совместных публикаций с 2012 года

Скрыть Показать полностью
Vatankhah-Varnosfaderani M., Keith A.N., Cong Y., Liang H., Rosenthal M., Sztucki M., Clair Ch., Magonov S., Ivanov D.A., Dobrynin A.V., Sheiko S.S.
Chameleon-like Elastomers with Molecularly Encoded Strain-Adaptive Stiffening and Coloration. Science 359(6383): 1509–1513 (2018).
Grafskaia K.N., Anokhin D.V., Zimka B.I., Izdelieva I.A., Zhu X., Ivanov D.A.
An “on-off” Switching Cubic Phase with Exceptional Thermal Stability and Water Sorption Capacity. Chemical Communications 53(99): 13217–13220 (2017).
Zhang Ch., Mumyatov A., Langner S., Darío P.J., Kassar Th., Min J., Ke L., Chen H., Gerasimov K.L., Anokhin D.V., Ivanov D.A., et al.
Overcoming the Thermal Instability of Efficient Polymer Solar Cells by Employing Novel Fullerene-Based Acceptors. Advanced Energy Materials 7(3): 1601204 (2017).
Zhang H., Li L., Möller M., Zhu X., Hernandez R.J.J., Rosenthal M., Ivanov D.A.
From Channel-Forming Ionic Liquid Crystals Exhibiting Humidity-Induced Phase Transitions to Nanostructured Ion-Conducting Polymer Membranes. Advanced Materials 25(26): 3543–3548 (2013).
Li L., Rosenthal M., Zhang H., Hernandez J., Drechsler M., Phan K.H., Rütten S., Zhu X., Ivanov D.А., Möller M.
Light-Switchable Vesicles from Liquid Crystalline Homopolymer-Surfactant Complexes. Angewandte Chemie (Int. еd. in English) 51: 11616–11619 (2012).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Квантовая оптика в алмазах

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр Казанский научный центр Российской академии наук»

Технологии материалов

Казань

Хеммер Филип Роберт

США

2018-2020

Лаборатория биомиметических полимерных материалов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Шейко Сергей Станиславович

США, Россия

2018-2020

Лаборатория гибридной нанофотоники и оптоэлектроники

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Захидов Анвар Абдулахадович

США, Россия

2017-2021