інститут загальної та
неорганічної хімії

імені в.і. вернадського
нан україни


ВІДДІЛ ГЕТЕРОФАЗНОГО СИНТЕЗУ
НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК І МАТЕРІАЛІВ

Напрямки роботи відділу

Основними напрямками наукової діяльності відділу є:
- Нові наукоємкі функціональні неорганічні речовини, матеріали, покриття;
- Гетерогенна координаційна хімія;
- Біологічно активні речовини і матеріали.

В межах зазначених наукових напрямків у відділі розробляються нові підходи щодо синтезу нових гомо-, гетерополіядерних (d-d, f-d) та різнолігандних координаційних сполук на основі функціоналізованих O,N,S-вмісних комплексонів, β-дикарбонільних сполук (насичені та ненасичені β-дикетони, β-кетоестери), флавоноїдів, куркумінів, встановлюються закономірності їх формування (у розчинах і твердій фазі), вивчаються особливості структури синтезованих сполук для створення композитних та гібридних матеріалів (суспензії, плівки, порошки) з заданими властивостями (біологічно-активними, електропровідними, люмінесцентними, фотохімічними).

Історія відділу

Відділ гетерофазного синтезу неорганічних сполук та матеріалів ІЗНХ ім. В.І.Вернадського НАН України організовано у 1989 р. на базі відділу аналізу неорганічних матеріалів (заснований у 1979 р., завідувач відділу д.х.н., професор Костроміна Н.А.) та групи газофазного синтезу відділу високотемпературної неорганічної хімії (зав. від. академік НАН України Волков С.В.). Керівником відділу до квітня 2012 р. був д.х.н. професор Мазуренко Є.А., з квітня 2012 р. відділ очолює д.х.н. ст.н.с. Трунова О.К. До 2011р. відділ носив назву «Відділ газофазного синтезу неорганічних сполук», рішенням Вченої ради Інституту назва відділу перейменовано у «Відділ гетерофазного синтезу неорганічних сполук та матеріалів».

Сучасний склад відділу

Завідувач відділу
Трунова Олена Костянтинівна
Старші наукові співробітники
Бережницька Олександра Степанівна Железнова Лідія Іванівна
Молодші наукові співробітники
Макотрик Тамара Олексіївна Роговцов Олександр Олександрович Слюсарчук Людмила Іванівна
Федоров Ярослав Віталійович Іваха Надія Борисівна
Провідний інженер-технолог
Глушаков Володимир Георгійович

Реалізовані проекти відділу

Завідувач відділу, д.х.н. О.К. Трунова

Наукові дослідження спрямовані на вирішення наукових та практичних завдань:
Наукові :
- Створено наукові основи синтезу для отримання нових гомо-, гетерополіядерних (d-d, f-d) та різнолігандних координаційних сполук на основі функціоналізованих O,N,P,S-вмісних комплексонів та β-дикарбонільних сполук (насичені та ненасичені β-дикетони, β-кетоестери) заданого складу та властивостей.
- Розроблено наукові підходи для отримання нових модифікованих комплексонів (амінокарбоксіфосфонових) та поліядерних комплексів з 3d-металами на їх основі унікальної структури з прогнозованими функціональними властивостями. Комплекси проявляють високу біологічну активність та можуть бути використані як біопрепарати для агробіотехнологій.

- Встановлено зв'язк між фізико-хімічними властивостями полідентатних політопних лігандів і відповідних металокомплексів та складом їх координаційних вузлів, будовою лігандів та природою гетерометалів, які входять у склад гетерометалічних сполук. Вивчено вплив замісників або функціональних груп на спектральні та люмінесцентні властивості нових комплексів, що дозволило побудувати низку моделей «структура–властивості» комплексів для молекулярного дизайну нових, більш ефективних систем з поліфункціональними властивостями для сучасної техніки та медицини.
- Розроблено ефективні методи синтезу нанорозмірних систем на основі летких гомо-і гетероядерних комплексів перехідних металів з полідентатними лигандами різних класів (насиченими β-дикетонами та/або їх фторованими похідними, карбоновими кислотами, O,N-вмісними донорними лігандами), досліджено їх структурні характеристики (в твердій і газовій фазах) та термофізичні властивості. Розроблено низькотемпературний високочастотний СVD-метод та метод спрей–піролізу для отримання складнооксидних нанокомпозитів, встановлено залежність складу продуктів піролизу від складу комплексних сполук. Використовуючи квантово-хімічні розрахунки, числове моделювання, спектроскопічні дослідження, встановлено закономірності будови прекурсорів та проектування протікання CVD- процесів.
- Встановлено загальні закономірності утворення наноструктур різної морфології та розроблено ефективні методи організації наночастинок для створення нових високо впорядкованих функціональних наноструктурованих композиційних матеріалів, які володіють поліпшеними властивостями.
- Розроблено методи синтезу нових різнолігандних (β-дикетонатних, карбоксилатних) та гетерометалічних координаційних сполук Ge(IV) та створено на їх основі нано- та субмікронні структури германію (нанотрубки, нановуса, нанодиски), морфологія яких залежить від природи підложки. Германієві наноматеріали можуть бути використані як компоненти оптоелектроніки чи матеріали електродів акумуляторів високої ємності.

Кандидати хімічних наук ст.н.с. О.С. Бережницька і м.н.с. Н.І. Іваха

Співробітники відділу займаються синтезом та дослідженням полімерних сполук на основі ненасичених β-дикарбонільних металокомплексів методом радикальної полімеризації для створення люмінесцентних наноматеріалів.
- Розроблено основи синтезу нових β-дикетонів, які містять ненасичені замісники в α-положенні хелатного кільця та металокомплексів і металополімерів всього ряду лантанідів на їх основі. На основі мономерних комплексів методом радикальної полімеризації та кополімеризації зі стиролом, метилметакрилатом та вінілкарбазолом одержано дестки макромолекулярних метало комплексів з високими люмінесцентними характеристиками. Показано, що гетерополімеризація двох мономерних комплексів, які містять ненасичені замісники в хелатних кільцях, протікає значно швидше ніж гомополімеризація з утворенням зшитих полімерів.

За розрахунками експериментильних данних молодші наукові співробітники Т.О. Макотрик та О.О. Роговцов

Встановлено, що лантанідні металокомплекси, гомо- і кополімери проявляють ефективну 4-f люмінесценцію в ІЧ- та видимій області спектру. Встановлено що:
• інтенсивність люмінесценції металополімерів в кілька разів вища, ніж мономерних комплексів, а люмінесцентні характеристики сполук на основі β-дикетонів вищі, ніж для сполук з β-кетоестерами;
• змішанолігандні комплекси з фенантроліном мають вищу інтенсивність люмінесценції ніж відповідні монолігандні комплекси;
• в гетерометалічних біядерних f-d-комплексах в залежності від електронної будови 3d-металу спостерігається як гасіння (Cu, Ni), так і сенсибілізація (Zn) люмінесценції;
• кополімери зі стиролом, вінілкарбазолом та метилметакрилатом проявляють нижчу люмінесценцію, ніж гомополімери. При цьому інтенсивність люмінісценції кополімерів зменшується пропорційно зростанню розгалуженості промислового мономеру (ПМ) за рахунок екранування випромінюючих центрів більш громіздкими молекулами ПМ.
- Розроблено експериментальні зразки нових світлодіодів (одно-, дво-, трьохшарові планарні гетеро структури) з товщиною емісійного шару (полімерні лантанідні комплекси) 30 нм з високими електролюмінісцентними характеристиками.
- Одержано нові органо-неорганічні гібридні матеріали на основі полімерних матриць (поліметилметакрилату, полістиролу, полівінілкарбазолу, олігомерних силсесквіоксанів, модифікованих поліакриламідів) та встановлено, що порошкоподібні матеріали містять частинки сферичної або форми з розміром від 20 до 200 нм. Показано, що гібридні комплекси проявляють високу інтенсивність люмінесценції, яка перевищує інтенсивність люмінесценції полімерних сполук, що дозволяє використовувати їх, в якості прекурсорів люмінесцентних матеріалів.
- Розроблено безвідходну екологічно чисту енергозберігаючу технологію виробництва біологічно активних мікродобрив та кормових добавок на основі біологічно активного комплексону та мікроелементів (залізо, цинк, марганець, мідь, кобальт, магній та ін.).

По ефективності дії, екологічній чистоті та низькій вартості запропоновані препарати значно перевершують відомі хелатомісткі препарати “ВУКСАЛ” (Німеччина), “СЕКВЕСТРЕН” (Швейцарія), “АНТІХЛОРОЗИН” та антианемічний препарат “АНТІАНЕМІН” (Росія).

Зазначені вище напрямки наукової діяльності забезпечили відділу учать в наступних цільових та комплексних науково-дослідних програмах:

- Цільова комплексна програма Національної академії наук України «Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій»

Проект: «Синтез, структурні особливості і властивості нових гетероструктур на основі складних оксидних систем» (2010-2014 рр.)

- Державна цільова науково-технічна програм «Нанотехнології та наноматеріали» на 2010-2014 роки Проект: «Нові типи нанокомпозитних систем поліфункціональної дії на основі лантанідвмісних інфрачервоних випромінювачів», Розділ 2. «Відпрацювання технологічних аспектів одержання створених інфрачервоних випромінювачів» (2010-2014 рр.)

- Конкурс спільних проектів фундаментальних досліджень ДФФД України та Білоруського республіканського фонду фундаментальних досліджень

Проект № Ф54.3/012 «Синтез, дослідження та властивості металополімерних комплексів d- та f – металів» (2013-2014 р.)

- Інноваційні проекти «Розробка технологій синтезу та створення екологічно чистих координаційних сполук на основі біологічно активних комплексонів для діагностичних матеріалів біомедичного призначення» (2012 р. №32-12), «Технологія одержання нових високоефективних екологічно чистих мікродобрив комплексної дії для збільшення виробництва сільськогосподарської продукції та поліпшення її якості» (2015 № 310.)

- Міжнародна співпраця відділу відбувалась за договором з Інститутом неорганічної хімії академії наук Чеської республіки проект «Хімічне осадження та дослідження наносистем з нелетких координаційних прекурсорів» (2014-2016 р.), де ІЗНХ був головним виконавцем. Відділ співпрацює з Честоховським університетом ім. Яна Длугоша (м. Честохова, Польща) в рамках проведення спільних наукових досліджень стосовно синтезу та вивчення координаційних сполук на основі комплексонів (2014 -2016 р.). За матеріалами співпраці є 4 тез доповідей на конференції «7th International Meeting on Halogen Chemistry (HALCHEM VII), Częstochowa, Poland,September 3–6, 2015».

к.х.н. ст.н.с. О.С. Бережницька

Проекти, які відділ виконує на теперішній час

На даний час співробітники відділу виконують Відомче замовлення Відділення хімії НАН України: Тема №318Е «Cтворення нових поліфункціональних наноматеріалів на основі координаційних сполук 3d- металів і лантанідів з O,N -донорними лігандами» та конкурсну тематику «Функціонально орієнтовані нанорозмірні гетероструктури на основі сполук перехідних металів противірусної, протипухлинної та антибактеріальної дії» в рамках Цільової програми фундаментальних досліджень НАН України «Перспективні фундаментальні дослідження та інноваційні розробки наноматеріалів і нанотехнологій для потреб промисловості, охорони здоров’я та сільського господарства» на 2020–2024 рр.

Нагороди відділу

Державна премія України в області науки та техніки д.х.н., професор Є.А Мазуренко (2011 р.);

Почесна грамота Кабінету Міністрів України «За вагомий особистий внесок у розвиток фундаментальних і прикладних досліджень у галузі неорганічної хімії, багаторічну сумлінну працю і високий професіоналізм» д.х.н. ст..н.с. Трунова О.К. (2004 р.),

Почесна грамота Президії Верховної Ради України д.х.н., професор Є.А Мазуренко (2004 р.);

Диплом та медаль «Трудова слава» IARTAS “Golden Fortune” д.х.н. ст.н.с. Трунова О.К.(2013 р.)

Відзнака НАН України «За підготовку наукової зміни» д.х.н. ст..н.с. Трунова О.К. (2018 р.),

Найбільш значимі та цитовані статті

Результати досліджень відділу опубліковано більш ніж у 700 наукових працях, довіднику по екстракції неорганічних елементів, підручнику для ВУЗів, захищено біля 40 авторськими свідоцтвами та патентами.

Протягом 2013-2017 р. 113 наукових робіт, в тому числі 59 статей, із них 23 в журналах, що входять до баз даних Scopus, Web of Science, 54 тези доповідей на фахових конференціях.