«Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук» (ЮНЦ РАН)
Лаборатория физической органической химии
Сотрудники
Саяпин Юрий Анатольевич
Дубоносов Александр Дмитриевич
Гарновский Дмитрий Александрович
Левченков Сергей Иванович
Милов Алексей Александрович
Шепеленко Евгений Николаевич
Светличный Дмитрий Александрович
Руководители направления:
 Минкин Владимир ИсааковичАкадемик РАН, Почетный член Президиума ЮНЦ РАН Научный руководитель направления ЮНЦ РАН |  Новаков Иван АлександровичАкадемик РАН, Научный руководитель Волгоградского государственного технического университета, Почетный член Президиума ЮНЦ РАН, Научный руководитель направления ЮНЦ РАН |  Лысак Владимир ИльичАкадемик РАН, Президент Волгоградского государственного технического университета, Почетный член Президиума ЮНЦ РАН, Научный руководитель направления ЮНЦ РАН |
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
✓Теоретическое и экспериментальное исследование новых полифункциональных гетероструктур и металлокомплексных соединений в целях элементной базы молекулярной электроники и медицинской химии.
✓Разработка и получение новых хромогенных систем, функционирующих на основе явления фотохромизма. Синтез бистабильных фотохромных гетероциклических молекулярных переключателей, исследование оптических и флуоресцентных свойств полифункциональных фото- и ионохромных хемосенсоров, гетероциклических ESIPT-реагентов и тест-систем на их основе, магнитоактивных металло-комплексных систем, люминофоров.
✓ Синтез и исследование биологически активных полифункциональных гетероциклических соединений. Квантово-химическое моделирование структур, спектральных и кинетических характеристик спироциклических и магнитоактивных соединений.
Основные направления исследований:
- Развитие теории строения органических и элементо- органических соединений, новых типов химической связи и внутримолекулярной координации.
- Синтез новых хелатных металлокомплексов, которые могут быть использованы в качестве активного люминесцентного слоя (электролюминесцентного вещества) в органических светоизлучающих диодах – OLED (Organic Light-emitting Diode).
- Поиск фундаментальных принципов основных электронных и геометрических факторов, влияющих на структуру комплексов и обменное взаимодействие между парамагнитными центрами в би- и полиядерных комплексах.
- Разработка новых методов получения 2-гетарил-1,3-трополонов, обладающих антибактериальной и цитотоксической активностью.
- Разработка методов экспресс-анализа токсичных катионов и анионов в окружающей среде.
«Новые фотохромные и магнитоактивные органические и металлокомплексные соединения для элементной базы молекулярной электроники следующего поколения» (руководитель темы - акад. Минкин В.И., отв. исполнители - проф., д.х.н. Михайлов И.Е., к.х.н. Саяпин Ю.А.)
Основные публикации, РИД
В период 2015-2019 лабораторией ФОХ опубликовано более 200 публикаций рекомендованных ВАК РФ и индексирующихся в базах данных РИНЦ, Scopus и Web of Science.
1. Dubonosov A.D., Tikhomirova K.S., Shepelenko E.N., Makarova N.I., Bren Zh.V., Dmitrieva O.I., Bren V.A., Minkin V.I. Cation-Active Photochromic Molecular Swithches Based on Acylated Enamino Ketones of Benzo[b]thiophene Series. // Russ. J. Org. Chem. 2015. V. 51. N 8. P. 1096-1100.
2. Минкин В.И., Стариков А.Г. Внутримолекулярные механизмы переключения спиновых состояний комплексов переходных металлов. // Известия АН. Сер. хим. 2015. № 3. С. 475-498.
3. Стариков А.Г., Старикова А.А., Минкин В.И. Квантово-химическое изучение аддуктов дикетонатов марганца с диимином. // Доклады АН. 2015. Т. 463. № 5. С. 559–562.
4. Саяпин Ю.А., Тупаева И.О., Гусаков Е.А., Шилов Г.В., Ткачев В.В., Алдошин С.М., Минкин В.И. Синтез и структура 3-(трет-бутил)-10,10-диметил-10H-индоло[1,2-а]индолин-1,4-диона. // Доклады АН. 2015. Т. 460. №4. С. 412-415.
5. Милов А.А., Миняев Р.М., Гурашвили В.А., Минкин В.И. Структура и устойчивость димеров азота, аргона и монооксида углерода: квантово-химическое исследование. // Журнал неорганической химии. 2015. Т. 60. №10. С. 1341–1353.
6. Михайлов И.Е., Попов Л.Д., Викрищук Н.И., Белдовская А.Д., Ревинский Ю.В., Душенко Г.А., Минкин В.И. Синтез и люминесцентные свойства 2-[2'-ацил(бензоил)оксифенил]-5-(4''-нонилфенил)-1,3,4-оксадиазола. // Журнал общей химии. 2015. Т. 85. № 1. С. 159-161.
7. Михайлов И.Е., Светличный Д.А., Буров О.Н., Ревинский Ю.В., Душенко Г.А., Минкин В.И. Синтез и спектрально-люминесцентные свойства 2-[2-(пиридин-4-ил)винил]хинолинов. // Журнал общей химии. 2015. Т. 85. № 5. С. 776-780.
8. Макарова Н.И., Шепеленко Е.Н., Дубоносов А.Д., Тихомирова К.С., Метелица А.В., Брень В.А., Минкин В.И. Синтез и фотохромные свойства 3-индолил-4-тиенилзамещённых аминомалеинимидов. // Вестник ЮНЦ. 2015. Т.11. № 1. С. 41-46.
9. Рыбалкин В.П., С.Ю. Плужникова, Л.Л. Попова, Ревинский Ю.В., Тихомирова К.С., Дубоносов А.Д., Брень В.А., Минкин В.И. Синтез и фотохромные свойства 3-метил-2-бензотиенилсодержащих фульгидов. // Вестник ЮНЦ. 2015. Т.11. № 4. С.
10. Старикова А.А., Стариков А.Г., Минкин В.И. Компьютерное моделирование аддуктов дииминосукцинонитрилов N,N’-этилен-бис(салицилидениминато) кобальта (II)/ // Вестник ЮНЦ. 2015. Т. 11. № 2. C. 30-35.
11. Старикова А.А., Стариков А.Г., Минкин В.И. Компьютерное моделирование тетраядерных комплексов меди с гидразонными производными 2,6-диформилфенолов. // Вестник ЮНЦ. 2015. Т. 11. № 3. C. 53-58.
12. Герасина Ю.С., Милов А.А., Кужаров А.А. Квантово-химическое исследование взаимодействия гидридов элементов V–VI групп и их алкилпроизводных с атомами, ионами и малыми кластерами металлов группы Ib. // Вестник ЮНЦ. 2015. Т. 11. № 2. С 23-29.
13. Душенко Г.А., Михайлов И.Е., Казарникова А.В., Пономарева Е.Н. Квантово-химическое моделирование структуры и стереохимической нежесткости альбендазола. // Вестник ЮНЦ. 2015. Т. 11. № 3. С 46-52.
14. Minkin V.I., Starikova A.A., Starikov A.G. Quantum chemical modeling of magnetically bistable metal coordination compounds. Synchronization of spin crossover, valence tautomerism and charge transfer induced spin transition mechanisms. // Dalton Transactions. 2016.V. 45. N 30. P. 12103-12113. (WoS и Scopus).
15. Chalkov N.O., Cherkasov V.K., Abakumov G.A., Starikov A.G., Kuropatov V.A. Protonated paramagnetic redox forms of di-o-quinone bridged with p-phenylene-extended TTF: A EPR spectroscopy study. // Beilstein J. Org. Chem. 2016. V. 12. P. 2450–2456. (WoS и Scopus).
16. Герасина Ю.С., Кочергин Е.С., Милов А.А., Лукьянов Б.С. Стабилизаторы для функциональных медных наноматериалов триботехнического назначения. // Вестник Донского государственного технического университета. 2016. Т. 16. № 1 (84). С. 99-106.
17. Михайлюк А.Е., Новаков И.А., Петрюк И.П., Каблов В.Ф. Особенности строения высокодисперсных частиц металлов переменной валентности, полученных на наполнителях различной природы. // Известия ВолгГТУ. Сер. Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов. Волгоград. 2016. № 4 (183). C. 139-142.
18. Душенко Г.А., Михайлов И.Е., Михайлова О.И., Миняев Р.М., Минкин В.И. Структура и перегруппировки 7-(гептафенилциклогептатриенил)-изохалькогенцианатов. // Журнал органической химии. 2017. Т. 53. В печати. Рег. № 308-17. (РИНЦ, WoS).
19. Ткачев В.В., Саяпин Ю.А., Дороган И.В., Колодина А.А., Гусаков Е.А., Комиссаров В.Н., Шилов Г.В., Алдошин С.М., Минкин В.И. Синтез и строение 4,6-ди(трет-бутил)-2-(7,8-диметил-4-хлорхинолин-2-ил)-7-(пиперидин-1-илметил)-1,3-трополона. // Известия академии наук. Серия Химическая. 2017. № 11. С. 2136-2141.
20. Тихомирова К.С., Подшибякин В.А., Шепеленко Е.Н., Левченко О.Н., Дубоносов А.Д. Синтез новых несимметричных дигетарилэтенов с 1,3-тиазольным мостиком // Наука Юга России. 2017. Т. 13. № 3. С. 34-38. (РИНЦ)
21. I.E. Mikhailov, L.D. Popov, G.A. Dushenko, Y.V. Revinskii, V.I. Minkin. Spectral Luminescent Properties of 3-[5-(4-Methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]acrylic Acid and Its Complex with Zn(II). Russian Journal of General Chemistry. 2018. Vol. 88. No 4. P. 846-848. DOI: 10.1134/S1070363218040369. (WoS и Scopus; Scopus Q3).
22. Bren V.A., Dubonosov A.D., Popova O.S., Revinskii Yu.V., Tikhomirova K.S., Minkin V.I. Synthesis and Photo- and Ionochromic and Spectral-Luminescent Properties of 5-Phenylpyrazolidin-3-one Azomethine Imines // International Journal of Photoenergy. 2018. Vol. 2018. ID 9746534. DOI: 10.1155/2018/9746534. (Scopus, Q2, WoS).
Основные результаты (2015-2019 гг.) с фотографиями.
1. В рамках реализации проектов НИР в 2105 году синтезированы новые лигандные системы – ферроценоилгидразоны 2-N-тозиламинобензальдегида (H2L) и диацетилмонооксима (H2L′), а также их комплексы с переходными и постпереходными металлами. С помощью спектральных методов (ИК, ЯМР, ЭСП) и квантово-химического моделирования исследована прототропная таутомерия гидразонов. Синтезированы новые фотохромные дигетарилэтены с тиазольным мостиком, кумариновым и тиофеновым заместителями. Полученные соединения являются чувствительными и селективными хемосенсорами на анионы F-, CN- и AcO- в присутствии других ионов благодаря образованию темно-фиолетовых комплексов и “naked-eye”-эффекту. По отношению к анионам фтора наблюдается вторичный хемодозиметрический процесс (в противоположность ионам CN- и AcO-) вследствие необратимого обесцвечивания из-за термической деградации комплексов.
2. В рамках реализации проектов НИР в 2016 году синтезированы оптические и флуоресцентные молекулярные переключатели на основе бис-ароилгидразонов 5-гидрокси-4,7-диметил-2-оксо-2H-хромен-6,8-дикарбальдегида, содержащих кумариновый фрагмент. Полученные соединения проявляют ионохромные свойства и хемосенсорную активность по отношению как к катионам d-металлов, так и к фторид-, цианид- и ацетат-анионам. Бис-N-(4-метоксибензоил)гидразон 5-гидрокси-4,7-диметил-2-оксо-2H-хромен-6,8-дикарбальдегида представляет собой новую бифункциональную хемосенсорную систему для селективного детектирования ионов Hg2+ и F-, основанную на сочетании колориметрического «naked-eye» эффекта и тушении флуоресценции. Осуществлен химический (х/с) и электрохимический синтез (э/с) комплексов цинка(I) и кадмия(II) на основе тридентатного основания Шиффа (H2L) - продукта конденсации N-(2-аминофенил)-4-метилбензенсульфонамида (2-тозиламиноанилина) с 1-фенил-3-метил-4-формилпиразол-5-тиолом. Строение и состав полученных металлохелатов доказаны данными C, H, N элементного анализа, ИК, ЯМР 1H спектроскопии. Для установления строения комплекса цинка использовался метод рентгеновской спектроскопии поглощения. Биядерная структура комплекса кадмия подтверждена результатами РСА. Изучены оптические свойства лиганда (H2L), а также комплексов цинка (I) и кадмия (II) в растворах диметилсульфоксида. Методом теории функционала плотности изучены аддукты на основе азометиновых бисхелатов кобальта и аценафтен-1,2-дииминов. Продемонстрирована возможность управления устойчивостью образующихся комплексов и их способностью проявлять валентно-таутомерные свойства посредством функционализации лигандов. Выявлены соединения, магнитные свойства которых изменяются в результате внутримолекулярного редокс-процесса.
3. В рамках реализации проектов НИР в 2017 году были получены новые гетероциклические системы класса (7Е,10aE)-2,7-диметилфуро[3',4':6,7]циклоокта[1,2,3-cd]индол-8,10(2Н,6Н)-диона, фотохромные индолил(тиенил)малеимиды с нафталимидными мостиковыми заместителями, обладающие малоинтенсивной флуоресценцией вследствие PET-эффекта. Полученные соединения обладают свойствами хромогенных и флуорогенных хемосенсоров на анионы F-. Разработан синтез новых лигандных систем – производных 2-гетарил-1,3-трополонов, 1,2,4-триазолов. Представлены результаты синтеза, EXAFS-спектрального, УФ-, ИК спектрального, рентгеноструктурного исследования новых смешанно-лигандных комплексов меди(II), кобальта(II), цинка(II) и никеля(II). DFT (TD) квантово-химические расчеты использованы для интерпретации экспериментальных спектральных данных. Методами TDDFT и DFT с использованием гибридного функционала B3LYP и базисов: 3-21G*, 6-31G**, SDD, cep-121G и DGDZVP – исследованы свойства граничных орбиталей и низкоэнергетические электронные переходы в d0-металлоорганическом комплексе. Осуществлен синтез серии аддуктов 2-амино-1-этилбензимидазола хелатов меди, никеля, кобальта и цинка на основе N, N, S тридентатного тозиламинофункционализованного меркаптопиразолсодержащего основания Шиффа (H2L)– продукта конденсация 2-тозиламиноанилина с 1-фенил-3-метил-4-формилпиразол-5-тиолом.
4. В рамках реализации проектов НИР в 2018 году синтезированы тиенил(6-метоксикумаринил)тиазолы, содержащих различные аминогруппы в мостиковом фрагменте. В исходной открытой форме полученные диарилэтены проявляют флуоресценцию с квантовыми выходами 0.012-0.015. Облучение их растворов УФ светом приводит к образованию нефлуоресцирующих закрытых изомеров. Тиазолы представляют собой бифункциональные хемосенсоры: хромогенные "naked-eye" для детектирования анионов F- (изменение окраски раствора с желтой на коричнево-красную) и флуорогенные - для определения катионов Hg2+. Синтезированы индолил(тиенил)малеимиды с терпиридиновым рецептором в мостиковой части. Облучение их растворов в толуоле УФ светом приводит к образованию закрытых изомеров. Обратная реакция раскрытия цикла происходит при фотолизе видимым светом. Терпиридинфенилпроизводные обладают свойствами хромогенных “naked-eye” сенсоров на катионы Fe2+ (изменение окраски раствора с ярко-оранжевой на красную). Синтезированы 2-(2-гидроксифенил)-5-метил-1,3,4-оксадиазол и 2-(2-гидроксифенил)-5-(2,6-дифторфенил)-1,3,4-оксадиазол, а также их производных Изучено влияние структурных факторов и природы среды на спектрально-люминесцентные свойства этих соединений. оксадиазолакриловыми кислотами и изучены их спектрально-люминесцентные свойства. Установлено, что в высокополярном апротонном ДМСО 2-(2-гидроксифенил)-5-метил-1,3,4-оксадиазол интенсивно люминесцирует в фиолетовой области видимого спектра, а в изооктане и ацетонитриле из-за ESIPT-процесса интенсивность этого излучения существенно понижается и появляется дополнительная длинноволновая полоса люминесценции с низкой интенсивностью, отвечающая хиноидной структуре. Замена бензоилокси на ацетилокси группу в соответствующих производных оксадиазола сопровождается значительным повышением квантового выхода люминесценции. Показано, что замена протона в фенольной группе 2-(2-гидроксифенил)-5-(2,6-дифторфенил)-1,3,4-оксадиазола на метильный или бензильный заместитель блокирует ESIPT-процесс в нем, что приводит к образованию широко востребованных органических люминофоров оксадиазольного ряда интенсивно излучающих в коротковолновой области видимого спектра. Синтезированы и изучены соединения, на основе рутениевого (II) комплекса 4,7-дифенил-1,10-фенантролина, способные интенсивно светиться в синем свете и обладающие эффектом гашения флуоресценции в присутствии растворённого в воде кислорода. Создана и отработана методика внедрения этих соединений в специально подготовленные тонкие силиконовые плёнки. Изготовлен лабораторный образец кислородчувствительного датчика, на основе исследуемого металлокомплекса и проведены испытания этого датчика в реальных условиях. Синтезирована новая лигандная система - (R,S)-2-(6,8-диметил-4-хлор-1H-хинолин-2-илиден)-5-трет-бутил-3,3,3a-триметил-3,3a-дигидропентален-1,6(2H,6aH)-диона. Строение установлено методом РСА и двумерной корреляционной спектроскопией ЯМР. Представлены результаты химического и электрохимического синтеза, данные рентгеновской спектроскопии поглощения (EXAFS и XANES), ИК и ЭПР спектрального, магнетохимического и рентгеноструктурного исследования новых моно- и полиядерных комплексов меди(II), кобальта(II), железа(II) и никеля(II).
Полученные соединения представляют интерес в плане создания устройств молекулярной электроники - молекулярных переключателей и магнито-активных материалов; полученные органические и металлокомплексные люминофоры представляют интерес для создания эмиссионных материалов для современной оптоэлектроники. Степень внедрения: получены лабораторные образцы.
Участие в конференциях, экспедициях.
Сотрудники отдела регулярно участвуют на Международных и Всероссийских конференциях проходящих как на территории РФ, так и зарубежом.
1. XII Международный семинар по магнитному резонансу (спектроскопия, томограия и экология), Ростов-на-Дону, 02-07 марта 2015 г.
2. Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "ПЕРСПЕКТИВА – 2015", Нальчик. C. 186-188.
3. 15-th Session of the V.A. Fock Meeting on Quantum and Computational Chemistry, June, Vladivostok, 19-24, 2015. P. 1992.
4. “Organometallic and Coordination Chemistry: Achievements and Challenges” (VI Razuvaev Lectures), Nizhny Novgorod, September 18-23. 2015.
5. XII Всеросс. конф. «Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах. От эффектов в растворах к новым материалам». Иваново, 29 июня – 3 июля 2015.
7. XVIII-th International Conference "Physical Methods in Coordination and Supramolecular Chemistry". Chişinău, Moldova, October 8-9, 2015.
8. International Congress on Heterocyclic Chemistry «Kost-2015», October 18-23, 2015.
9. 11th Saint-Petersburg Conference of Young Scientists with international participation (November 9-12, 2015) / Institute of Macromolecular Compounds of Russian Academy of Sciences [et al.]. - Saint-Petersburg, 2015.
10. Ломоносов-2015 : междунар. молодёжный науч. форум : XXII междунар. молодёжной науч. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (г. Москва, 13-17 апр. 2015 г.). Секция «Химия». Подсекция «Высокомолекулярные соединения» / МГУ им. М.В. Ломоносова. - Москва, 2015.
11. Dombay Organic Conference Claster DOCC-2016, May 29 - June 04, 2016.
12. XIII Международная конференция «Спектроскопия координационных соединений». 11-17 сентября. 2016. Россия. Туапсе.
13. XIII Междунар. конф. «Спектроскопия координационных соединений». Туапсе, 11-17 сентября 2016 г.
14. XIII Междунар. конф. «Спектроскопия координационных соединений». Туапсе, 11-17 сентября 2016 г..
15. Dombay Organic Conference Cluster DOCC-2016. International Conference “Modern Trends in Organic Chemistry” 9th Eurasian Meeting on Heterocyclic Chemistry. 29th May – 04th June 2016. Dombay. Russia.
16. XXXIV Всероссийский симпозиум молодых ученых по химической кинетике. Москва. 14-17 ноября 2016.
17. V Международная конференция «Техническая химия. От теории к практике». Пермь. Россия. 19-23 сентября 2016. -
18. XX Международный Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. 26–30 сентября 2016. Екатеринбург.
19. «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология («Композит-2016»)». Саратов. СГТУ. 2016.
20. XIII Междунар. конф. «Спектроскопия координационных соединений». Туапсе, 11-17 сентября 2016 г. -
21. XIV Международной конференции «Спектроскопия координационных соединений», 24-30.09.2017 г. Туапсе. 1
22. The Fourth International Scientific Conference “Advances in Synthesis and Complexing”. Moscow, RUDN University. 24-28 April 2017. 1
23. XIV Международная конференция «Спектроскопия координационных соединений». Туапсе, 24 – 30 сентября 2017 г.
24. Международный научный форум «Достижения академической науки на юге России». Ростов-на-Дону, 2017, 13-16 декабря.
25. 27th International Chugaev Conference on Coordination Chemistry and 4th Young Conference School “Physicochemical Methods in the Chemistry of Coordination Compounds”, Nizhny Novgorod, Russia, October 2-6, 2017,
26.. XXVII-th Intertn. Chugaev Conf. Coord. Chem. 2017, October 2-6. Nizhny Novgorod, Russia.
27. 9th Vietnam-Korea Green Chemistry Conference. Da Nang, VietNam. Aug. 26-29. 2018. P. 242.
28. XV Международная конференци «Спектроскопия координационных соединений» г. Туапсе, 30 сентября – 6 октября 2018 г. С. 32-33. (РИНЦ).
29. X Международный симпозиум «Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты», Москва, ИФР РАН, 14-19 мая 2018. С. 62-66.
30. Международная научно-практическая конференция «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2018», Севастополь, 24-27 сентября 2018. С. 380-382.
31. IV Международная конференция «Актуальные научные и научно-технические проблемы обеспечения химической безопасности» ASTICS-2018, Москва, 17 – 18 октября 2018 г. С. 119.
32. 7th International school for young researchers “Smart nanomaterials”. Workshop “Design of polyfunctional structures: theory and synthesis”, 23-26 October 2018, Rostov-on-Don, Russia, p. 48.
33. 11-й международная научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития сельскохозяйствиенного машиностроения» в рамках 21-й международной агропромышленной выставки "Интерагромаш - 2018". 201, c. 102-104
Научное оборудование
В ЮНЦ РАН имеются необходимые синтетические лаборатории, оснащенные оборудованием для тонкого органического синтеза. Имеются химические реакторы, роторные испарители. Для выполнения проектов у коллектива лаборатории ФОХ ЮНЦ РАН в рамках договора ЮНЦ РАН - ЮФУ«О сотрудничестве в области интеграции науки и образования» имеется доступ к приборам Центра коллективного пользования «Молекулярная спектроскопия», в котором для установления структуры полученных соединений будет использована единая аналитическая платформа на базе ЯМР спектрометра высокого разрешения в сочетании с ESI-Q-TOF масс-спектрометром и системой жидкостной хроматографии "LC-NMR-MS System 600 MHz" (Спектрометр ядерного магнитного резонанса AVANCE III TM 600 и комбинированный квадрупольно-времяпролетный масс-спектрометр с ионизацией электроспреем (ESI-Q-TOF) micrOTOF-Q™ c системой жидкостной хроматографии «Agilent 1200 RR (быстрого разрешения)» и инфракрасный Фурье-спектрометр (Excalibur HE 3100, PC). Для проведения спектрально-люминесцентных и фотохимических исследований сотрудники располагают сканирующим спектрофотометром Cary 100 (Varian) с источником оптического излучения Newport 66941 на основе ртутной лампы мощностью 200 Вт с набором интерференционных светофильтров и спектрофлуориметром Cary Eclipse (Varian), снабженными персональными компьютерами с программным обеспечением для приборов Cary. Квантово-химические расчеты проводятся на базе кластера IBM (построен на базе системы iDataPlex, состоит из 36 серверов dx360 M4, объединенных высокоскоростной сетью Ethernet 10Гбит/сек. Каждый сервер включает два 8-ядерных процессора Intel Xeon E5-2667 v2 с тактовой частотой 3.3Ггц, объем оперативной памяти - 64 ГБ, емкость твердотельного диска составляет 256 ГБ). В случае исследования строения неизвестных продуктов реакций используются рентгеноструктурные методы, в рамках коллаборации лаборатории ЮНЦ РАН и лаборатории рентгеноструктурного анализа ИПХФ под руководством академика Алдошина С.М..
Сотрудники лаборатории ФОХ ЮНЦ РАН имеют доступ к информационным ресурсам основных баз химических данных и зарубежной научной литературе. Приборы ЦКП используются для установления структуры, особенностей строения и свойств новых гетероароматических лигандных систем и металлокомплексов на их основе.
Дополнительная информация
Отдел физической органической химии – один из ключевых отделов ЮНЦ РАН. Под руководством академика В.И. Минкина с 2002 года в отделе ФОХ ЮНЦ РАН проводятся теоретические исследования по моделированию элементной базы для создания молекулярных компьютеров (молекулярная память, молекулярные переключатели) и экспериментальные работы по разработке методов синтеза полифункциональных молекулярных систем, имеющих большое значение для молекулярной электроники, сенсорики и медицинской химии. Разработанные в отделе ФОХ ЮНЦ РАН синтетические методы и подходы существенно увеличили вариативность синтеза полифункциональных гетероароматических и металлокомплексных соединений, обладающих фотохромными, хемосенсорными, магнитоактивными и биологически-активными свойствами, что позволило выйти на лидирующие позиции в мире в данной области органической и координационной химии.
Повышение эффективности систем обработки информации сопровождается миниатюризацией их компонентов. Существующая технология, основанная на неорганических материалах (полупроводниках, магнитных носителях и др.), изготавливаемых с помощью литографических процессов, приближается к пределу миниатюризации, составляющему несколько нанометров. Для дальнейшего увеличения производительности электронных устройств требуется не просто замена существующих материалов, приводящая к уменьшению размеров устройств, но и глубокое переосмысление их функциональности. В этой связи повышенный интерес представляют полистабильные молекулярные системы, особенно координационные соединения переходных металлов с магнитным откликом на внешние воздействия. Значительное внимание к изучению соединений этого типа вызвано также выявленным в последние годы их потенциалом для использования в квантовых компьютерах, так как применяемые в них алгоритмы позволяют на несколько порядков сократить время выполнения ряда важных задач центрального процессора благодаря хорошему распараллеливанию логических операций. Квантовые компьютеры способны решать такие сложнейшие задачи как декодирование стойких криптографических шифров. В этой связи, одним из приоритетных направлений ЮНЦ РАН является исследование би- и полистабильных фотохромных систем. Химическая модификация фотохромных соединений путем введения в их состав ионофорных групп открывает новые возможности получения фотоуправляемых ионохромных систем (хемосенсоров), у которых присоединение и высвобождение ионов управляется при помощи облучения светом. Полифункциональные фото- и ионохромные хемосенсоры применяются в биологии, медицинской диагностике, оценке состояния окружающей среды, а наличие флуоресцентных свойств придает им высокую чувствительность и универсальность. ЮНЦ РАН является лидером в теоретических и экспериментальных исследованиях новых методов синтеза соединений трополонового ряда, обладающих высокой антибактериальной и противораковой активностью. Исследования являются актуальными, востребованными в рамках стратегий научно-технологического развития Российской Федерации, и обладают значительным потенциалом с точки зрения трансляционной онкологии. Полученные в ЮНЦ РАН новые фотоактивные соединения представляют интерес в плане создания устройств молекулярной электроники - молекулярных переключателей флуоресцентных и хемосенсорных свойств; полученные органические и металлокомплексные люминофоры, излучающие в фиолетовой области видимого спектра, могут быть использованы в OLED-технологиях; новые соединения 1,3-трополонового ряда могут быть использованы в разработке отечественных антибактериальных и противоопухолевых препаратов.
Сотрудники :
Квантово-химические расчеты позволили выявить типы и состав молекул, реализующих ферромагнитный тип обменного взаимодействия, что является основой создания высокотехнологичных материалов для молекулярной электроники.
Получена большая серия новых органических соединений (оптических хемосенсоров), позволяющих определить "следовые" концентрации (до 10-5 моль/л) опасных токсикантов (в том числе и ртуть) в окружающей среде.
Развита теория строения органических и элементоорганических соединений: новые типы химической связи ивнутримолекулярной координации.
