RIC
Региональный информационный центр
научно-технологического сотрудничества с ЕС
 

Предложение о партнерстве для совместного участия в 7РП

Волгоградский государственный университет - Комплексное исследование строения и физико-химических свойств композитных наноструктурных материалов

Вернуться назад
Дата заполнения 05.12.2007
Название организации Волгоградский государственный университет
Адрес организации 400062, Россия, г.Волгоград, Университетский проспект, 100
Подразделение/отдел Физический факультет, кафедра судебной экспертизы и физического материаловедения
Контактное лицо Запороцкова Ирина Владимировна, Доктор физико-математических наук, профессор
Телефон +7-8442-460811
Факс +7-8442-460279
E-Mail irinaz@rbcmail.ru
Сайт http://www.volsu.ru
Тип организации
  • Научно-исследовательская
  • Образовательная
Специальная программа
Тематическое направление
Нанонауки, нанотехнологии, новые материалы и производственные процессы (NMP)
Идентификационный номер конкурса
Номер(а) тем(ы) и название Комплексное исследование строения и физико-химических свойств композитных наноструктурных материалов
Крайний срок подачи заявок -
Краткое описание Вашей организации -
Краткое описание предложения о партнерстве Научные планы направлены на решение фундаментальной проблемы квантовой химии и материаловедения наноструктурных веществ, связанной с исследованием структуры и основных физико-химических свойств композитных наноматериалов различного состава и строения, механизмов взаимодействия гетероатомных структур, механизмов образования квантовых сверхструктур (нанокомпозитов) и создание единой классификации композитных наноматериалов, призванной обеспечить системность в исследованиях физико-химических свойств последних. В настоящее время с созданием композитных структур на основе нанотубуленов связано много ожиданий в решении технологических проблем в различных областях. Так, предполагается использовать нанотрубки для инкапсулирования радиоактивных отходов, в качестве резервуаров для хранения газообразного водорода, при изготовлении элементов электронных схем наноразмеров. В то же время круг объектов, рассматриваемых как наноструктурные композиты, пока достаточно условен и включает весьма разнородные материалы, содержащие в качестве компонентов нанотубулены. Необходимо отметить, что детальное изучение свойств композитных структур на основе наноструктурных материалов различного состава только начинается и это определяет актуальность научной работы. Теоретические расчеты электронного строения и геометрических характеристик основного состояния взаимодействующих гетероатомных структур, исследование процессов адсорбции различных атомов и молекул на поверхности наноструктур и нанополимеров предполагается провести с использованием современных методов квантовой химии и химической термодинамики. Предлагаемые методы квантовой химии в рамках полуэмпирического и неэмпирического вариантов метода Хартри-Фока соответствуют мировому уровню. Для моделирования геометрических структур фуллеренов, нанотрубок и нанополимерных пленок будут использованы кластерные модели твердых тел, к которым относятся модель молекулярного кластера и оригинальная модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера [Литинский А.О., Лебедев Н.Г., Запороцкова И.В. // Журнал физической химии 69, № 1, 215 (1995)].
Ожидаемые результаты: 1.Будут построены модели адсорбции легких атомов и простых газофазных молекул на поверхности углеродных и неуглеродных нанотрубок, полимерных нанопленках типа пиролизованного полиакрилонитрила (ПАН), фуллеренах, а также исследованы возможные способы насыщения полостей нанотубулярных систем различными атомами и молекулами. Работа будет направлена на выявление общих закономерностей указанных взаимодействий, которые позволят определиться с признаками общего класса газофазных композитных наноматериалов. 2.Будут изучены механизмы образования и свойств нанотрубных и нанополимерных структур, модифицированных и интеркалированных атомами металлов, исследованы эмиссионные свойства последних. Ожидается выявление общих признаки процессов, что позволит ввести в систематизацию класса металлофазных композитов на основе наноматериалов различного строения и состава. Теоретические расчеты удельной проводимости однослойных и многослойных углеродных и неорганических нанотрубок различной хиральности позволят провести исследование термической зависимости последней и предсказать возможность возникновения сверхпроводимости в многослойных нанотрубках. 3.Будут выполнены исследования структуры и свойств наноматериалов, содержащих дефекты различного рода (топологические, регибридизационные и др.) для выявления их общих признаков, особенностей физико-химических свойств и возможных сфер применения. Особое внимание будет уделено рассмотрению вопросов применения структурно-модифицированных нанокомпозитов в области наноэлектроники, в частности для создания холодных катодов на их основе. 4.Будут изучены возможные способы краевой функционализации углеродных нанотруб и исследовано влияние последних на процессы капиллярного заполнения нанотубуленов различными атомами и молекулами. Будет изучена возможность использования определенным образом модифицированной нанотрубки в качестве острия (кантилливера) атомно-силового микроскопа для выполнения анализа поверхностей как с целью выявления нанотрещин и дефектов, так и с целью определения ее химического состава и состояния. 5.Предусматривается построение моделей зарождения углеродных и неуглеродных нанотрубок на различных прекурсорах, а также исследование влияния различных катализаторов (внедренных в прекурсоры атомов, квантовых точек и т.д.), что позволит сделать рекомендации по разработке технологических методов синтеза нанотрубок заранее заданного диаметра. 6.Будет исследовано взаимодействие углеродных нанотруб малого диаметра с ингибитором синтеза белка циклогексимидом, блокирующим активные центры головного мозга, отвечающих за развитие и сохранение памяти биологических систем, что позволит изучить вероятные механизмы восстановления долговременной пространственной памяти. Эти исследования чрезвычайно важны для исследования возможностей борьбы с такими заболеваниями человека, как болезни Альцгеймера, Паркинсона, немотивированной потери памяти, последствиями черепно-мозговых травм и т.д. Подобных расчетов в мировой практике не проводилось. Будут исследованы взаимодействия нанотрубок с органическими молекулами. 7.Одним из наиболее востребованных направления развития электроники является исследование возможности создания холодных катодов электровакуумных приборов СВЧ, в основном космического применения. Можно предположить возможности получения пленки с ориентированными перпендикулярно плоскости пленки углеродными нанотрубками в твердой матрице из оксида железа трехвалентного Fe2O3. Задача теоретического исследования будет состоять в том, чтобы выяснить, возможна ли реализация адсорбционного взаимодействия углеродных нанотруб малого диаметра с наноразмерными зернами Fe2O3 . Все ожидаемые результаты будут иметь фундаментальное и прикладное значение и могут быть предложены для использования в области микро- и наноэлектроники (рекомендации по созданию наноприборов с использованием различных нанокомпозитов – нанодиодов, острий атомно-силовых микроскопов, холодных катодов, рН-метров, сенсоров, проводников различного типа и т.д.), медицине и фармакологии (рекомендации по созданию и использованию лекарственных препаратов, воздействующих на процессы биосинтеза белка).
Ключевые слова полуэмпирические и неэмпирические исследования, нанотрубки, фуллерены, композиты на основе наноструктур, протонная проводимость наноструктур, гидрогенизация наноструктур, кубитовая ячейка, биохимические сенсоры на основе углеродных нанотрубок, водородная энергетика, хиральный эффект в нанотрубках
Публикации по теме 1. Литинский А.О., Лебедев Н.Г., Запороцкова И.В. Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера в MNDO-расчетах межмолекулярных взаимодействий в гетерогенных системах // Журнал физической химии. –1995. – T.69. № 1. – C.189. 2. Запороцкова И.В., Литинский А.О., Чернозатонский Л.А. Особенности сорбции легких атомов на поверхности однослойного углеродного тубелена // Письма в ЖЭТФ. – 1997. - T. 66. Bып. 12. - C. 799 - 804. 3. Zaporotskova I.V., Lebedev N.G., Litinskii A.O., Chernozatonskii L.A. Features of the sorption of light atoms on single wall carbon nanotubes // Aerosols. – 1998. V. 4c. No. 5. – P.144. 4. Zaporotskova I.V., Lebedev N.G., Litinskii A.O., Chernozatonskii L.A. Hydrides of single-walled carbon nanotubes // Aerosols. – 1998. - V. 4c. No. 5. - P. 150. 5. Zaporotskova I.V., Lebedev N.G., Litinskii A.O., Chernozatonskii L.A. Electron structure of carbon nanotubes modified by alkali metal atoms // Aerosols. – 1998. - V. 4c. No. 5. - P.143. 6. Zaporotskova I.V., Lebedev N.G., Litinskii A.O., Chernozatonsky L.A., Gal’pern E.G., Stankevich I.V., Chistyakov A.L. Carbon single-walled nanotubes as adsorbents of light (H, O, C, Cl) and metal (Li, Na) atoms // Proc. The Second Pacific Basin Conf. «Adsorbtion science and technology», Ed. D.D.Do. Wold Scientific Pablishing Co. Pte Ltd. - 2000. – P. 125 - 129. 7. Лебедев Н.Г., Запороцкова И.В., Чернозатонский Л.А. Исследование процессов оксидирования и фторирования однослойных углеродных нанотрубок в приближении MNDO // Физика твердого тела. – 2002. - T. 44. № 3. - C.464. 8. Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г., Чернозатонский Л.А. Квантово-химический анализ моделей роста однослойных углеродных нанотрубок на полиеновых кольцах // Журнал физической химии. – 2003. - T. 77. № 3. - C. 496 - 503. 9. Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г., Чернозатонский Л.А. Моделирование процесса роста углеродных нанотрубок на основе полусферы фуллерена // Журнал физической химии. - 2003. - T. 77. № 12. - C. 2254 - 2257. 10. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Single and regular hydrogenation and oxidation of carbon nanotubes: MNDO calculations // International Journal of Quantum Chemistry. – 2003. V. 96. № 2. - P. 149 - 154. 11. Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. The Research of Mechanism of the Interaction of Fullerene and Cycloheximide for the Explanation of Positive Influence C60 to the Processes of Restoration of Spatial Memory // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures. – 2004. - V. 12. No 1. - P. 381 - 386. 12. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Hiral effects of Single wall carbon nanotube fluorination and hydrogenation // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures. – 2004. - V.1&2. № 1, 2. - P. 443 - 448. 13. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Fluorination of carbon nanotubes within molecular cluster method // Microelectronics Engineering. - 2003. - V. 69. № 2 – 4. - p. 511 - 518. 14. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Fluorination of carbon nanotubes: quantum chemical investigation within MNDO approximation // International Journal of Quantum Chemistry. – 2003. - V. 96. № 2. - P. 142 - 148. 15. Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г., Чернозатонский Л.А. Электронное строение углеродных нанотрубок, модифицированных атомами щелочных металлов // Физика твердого тела. - 2004. - T. 46. Bып. 6. - C. 1137 - 1142. 16. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Quantum chemical investigations of the growth models of single wall carbon nanotubes on polyhen rings, fullerenes and diamond surface // Hydrogen materials science and chemistry of carbon nanomaterials. NATO Science Ser., II Mathematics, Physics and Chemistry 172. – 2004. - P. 259 - 278. 17. Lebedev N.G., Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. Quantum-chemical investigations of single wall carbon nanotube hydrogenation processes // Hydrogen materials science and chemistry of carbon nanomaterials. NATO Science Ser., II Mathematics, Physics and Chemistry 172. – 2004. - P. 243 - 258. 18. Belonenko M.B., Lebedev N.G., Zaporotskova I.V. A two-qubit cell on the basis of boron nitride nanotubes for the quantum computer // Los Alamos // Cond-mat/0209582. – 2004. 19. Запороцкова И.В., Чернозатонский Л.А. Исследование механизма положительного влияния фуллерена на процессы восстановления пространственной памяти // Вестник новых медицинских технологий. – 2005. - T. 12. № 2. - C. 117 – 118. 20. Запороцкова И.В. Нанотубуляные структуры: строение, свойства и перспективы // Нано- и микросистемная техника. – 2005. - № 10. - C. 7 – 18. 21. Запороцкова И.В. Модифицированные алициклические нанотубулены: структура и электронные характеристики // Нанотехника. – 2005. - № 4. - C. 30 – 33. 22. Запороцкова И.В. Заполнение углеродных нанотруб водородом: вероятные механизмы // Нанотехника. – 2005. - № 4. - C. 34 – 37. 23. Запороцкова И.В. Строение, свойства и перспективы использования нанотубулярных материалов // Нанотехника. – 2005. - № 4. - C. 21 – 30. 24. Zaporotskova I.V., Chernozatonskii L.A. A study on the mechanism of interaction between fullerene and cycloheximide for the explanation of beneficial effect of C60 on the processes of spatial memory restoration // Mendeleev Communication, 2005, p. 227 – 229. 25. Запороцкова И.В. Структура и электронно-энергетические характеристики модифицированных алициклических нанотубуленов // Нано- и микросистемная техника, 2006, №1, c. 13-19. 26. Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г., Запороцков П.А. Протонная проводимость однослойных углеродных нанотруб: полуэмпирические исследования // Физика твердого тела, 2006, т. 48, № 4, с. 756 – 760. 27. Запороцкова И.В., Лебедев Н.Г. Механизмы заполнения однослойных углеродных нанотрубок атомарным водородом // Химическая физика, 2006, т.25, № 5, с. 100 – 105. 28. Лебедев Н.Г., Запороцкова И.В. Исследование процессов гидрогенизации боронитридных нанотруб // Химическая физика, 2006, т.26, № 6. 29. Запороцкова И.В., Прокофьева Е.В., Перевалова Е.В., Давлетова О.А. Нанотубулярные композиты и их полуэмпирические исследования // Материалы электронной техники, 2006, № 2, с.4 – 15.
Описание предыдущего
и настоящего опыта участия
Вашей команды в европейских
или международных конкурсах/программах
-
Есть ли у вас опыт участия
в проектах Рамочных программ ЕС?
Нет