ОТДЕЛ ФОТОХИМИИ

Заведующий отделом- КУЧМИЙ Степан Ярославович
доктор химических наук, профессор, член-корреспондент НАН Украины
Проспект Науки, 31 г. Киев 03028 Украина
 Институт физической химии им. Л. В. Писаржевского НАН Украины
 тел.: 38 (044) 525 66 62 факс: 38 (044) 525 66 62
 e-mail: kuchmiy@inphyschem-nas.kiev.ua; stephan@ukr.net

 Отдел фотохимии был создан в 1934 г. под руководством профессора Бориса Яковлевича Даина (руководитель отдела фотохимии до 1971 г.) – ученика академика    Л. В. Писаржевского - основателя Института физической химии НАН Украины им. Л.В.Писаржевского. Б. Я. Даин начал разработку нового в то время научного направления, связанного с изучением явления фотопереноса электрона - элементарного акта окисления-восстановления, который является ключевой стадией природного фотосинтеза, других фотобиологических процессов и лежит в основе фотохимических окислительно-восстановительных превращений многих органических и неорганических соединений. Исследования в рамках этого направления были развиты в работах учеников Б. Я. Дайна - Иосифа Иосифовича Дилунга (лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники и премии им. Л. В. Писаржевского НАН Украины, Заслуженный деятель науки и техники Украины, доктор химических наук, профессор, руководитель отдела фотохимии в 1971-1993 гг.), который получил ряд важных научных результатов при исследовании процессов фотопереноса электрона в системах с участием хлорофилла, других растительных пигментов, красителей и ароматических соединений, а также Анатолия Ивановича Крюкова (лауреат Премии им. Л. В. Писаржевского НАН Украины, доктор химических наук, профессор, в 1974-1993 гг. руководитель лаборатории фотохимии координационных соединений, со временем - лаборатории фотокаталитических реакций), который установил важную роль элементарного акта фотопереноса электрона в фотохимии координационных соединений, инициировании реакций органического синтеза, полимеризации, а также в фотокатализе, как гомогенном - с участием металлокомплексов, так и гетерогенном – в присутствии дисперсий полупроводников. В отделе фотохимии защитили диссертации и работали также известные ученые-фотохимики: доктор химических наук профессор Валентин Петрович Шерстюк, который установил общие закономерности физико-химических процессов в системах, способных к полимеризации и структурированию при действии света, выяснил механизмы образования рельефных изображений и голограмм в хромсодержащих полимерных слоях; доктор химических наук профессор Евгений Ильич Капинус, который детально исследовал фотонику порфиринов и ряда аренов в присутствии доноров и акцепторов электрона, выяснил механизмы образования синглетных и триплетных эксиплексов и их роль в фотохимических процессах; доктор химических наук Марина Николаевна Усачова, которая установила общие закономерности фотофизических и фотохимических процессов в системах с участием феназина, акридина и их производных, разработала ряд фотополимеризующихся композиций, светочувствительных в широком спектральном диапазоне.

Основные направления исследований

• Разрабатываются фундаментальные и прикладные аспекты фотофизических, фотохимических и фотокаталитических процессов в системах, содержащих новейшие материалы - нанорозмерные частицы полупроводников, а также наноструктуры и нанокомпозиты на их основе.

•  Изучаются фотокаталитические системы на основе нанорозмерных полупроводниковых материалов и металл-полупроводниковых наноструктур, выясняется природа их фотокаталитического действия в разных окислительно-восстановительных реакциях.

• Исследуется механизм фотоинициирования процессов полимеризации ненасыщенных соединений при участии наноразмерных частиц полупроводников и красителей, изучаются природа и свойства интермедиатов, образующихся под действием света, выясняется их роль в зарождении и развитии фотополимеризационных процессов.

• Ведутся поиски путей создания новых нелинейно-оптических сред на основе полимерных композитных материалов при участии наноразмерных частиц полупроводников, металлов и красителей.

• Разрабатываются светочувствительные материалы для нужд полиграфии, радиоэлектронной и других областей промышленности.

Важнейшие результаты за последние годы

• Разработаны принципы создания организованных фотокаталитических систем, которые содержат в своем составе координационные соединения переходных металлов и дисперсии неорганических полупроводников.

• Показана взаимосвязь фотоники полупроводниковых фотокаталитических систем и энергетики электронных процессов, проходящих в них, выяснены особенности поведения сложных систем, которые, кроме полупроводников, содержат дополнительные компоненты (красители, мелкодисперсные металлы, переносчики электронов и дырок и др.).

• Установлены закономерности и механизмы ряда фотокаталитических процессов при участии наноразмерных частиц полупроводников (окисление сульфидных и сульфитных ионов кислородом в водных растворах, инициирование полимеризации акриловых мономеров, восстановление ионов металлов с образованием металл-полупроводниковых наноструктур, синтез бинарных полупроводниковых наноструктур, выделение молекулярного водорода из водно-неорганических и водно-органических сред и т. п.). Установлено влияние квантовых размерных эффектов на фотонику полупроводниковых фотокаталитических систем, продемонстрирована возможность приближенных оценок и количественного описания энергетики систем на основе полупроводниковых наночастиц и нанокомпозитов и прогнозирования их фотокаталитической активности.

• Впервые показана возможность сенсибилизации ксантеновыми красителями широкозонного полупроводника - наночастиц оксида цинка - к действию света видимого диапазона спектра в реакции фотополимеризации бутилметакрилата. Установлена зависимость скорости реакции от энергии возбужденных состояний красителей и сделан вывод об определяющей роли в инициировании полимеризации стадии переноса электрона от фотовозбужденного красителя в зону проводимости наночастиц ZnО.

• Установлена возможность применения фотохимических методов для формирования наноструктурированных полупроводников, управления их размерами, спектральными, фотофизическими и фотокаталитическими свойствами. Впервые с использованием полупроводниковых квантовых точек и наностержней как фотокатализаторов показана возможность фотохимического синтеза пространственно-организованных полупроводниковых наногетероструктур, в частности мезопористых сферических «нанокаркасов» и нанотрубок.

 Научные сотрудники отдела

Гранчак Василий Михайлович, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник. Тел.: +38(044)5256712, факс: +38 (044)5256712, e-mail: granchak@inphyschem-nas.kiev.ua .

Строюк Александр Леонидович,  кандидат химических наук, старший научный сотрудник.  Тел.: +38(044)5250270, факс: +38(044)5250270, e-mail: stroyuk@inphyschem-nas.kiev.ua.

Раевская Александра Евгениевна, кандидат химических наук, старший научный сотрудник. Тел.: + 38(044)5250270, факс: + 38 (044)5250270, e-mail: alraevskaya@ukr.net.

Швалагин Виталий Васильевич, кандидат химических наук; научный сотрудник. Тел.: + 38(044)5250270, факс: + 38 (044)5250270, e-mail: svalagin@inphyschem-nas.kiev.ua

Список избранных работ

1.   Stroyuk A.L., Granchak V.M., Korzhak A.V.,  Kuchmii S.Ya. Photoinitiation of buthylmethacrylate polymerization by colloidal semiconductor nanoparticles // J. Photochem. Рhotobiol. A: Chem.- 2004. - v. 162/2-3.-P. 339-351.

2.   Строюк А.Л., Крюков А.И., Кучмий С. Я., Походенко В.Д. Квантовые размерные эффекты в фотонике полупроводниковых наночастиц // Теорет. и эксперим. химия. – 2005. – т. 41, № 2.- С. 67-87.

3.   Строюк А. Л. , Крюков А. И., Кучмий С. Я., Походенко В. Д.  Квантовые размерные эффекты в полупроводниковом фотокатализе // Теорет. и эксперим. химия. - 2005.- т. 41, № 4. - С. 199-218.

4.   Stroyuk A.L., ShvalaginV.V., Kuchmii S.Ya. Photochemical synthesis and optical properties of binary and ternary metal-semiconductor composites based on zinc oxide nanoparticles // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. – 2005. – v. 173, No 2. – P. 185-194.

5.   Raevskaya A. E., Stroyuk A. L., Kuchmii S.Y. Preparation of colloidal CdSe and CdS/CdSe nanoparticles from sodium selenosulfate in aqueous polymers solution // J. Colloid. Interface Sci. – 2006. – v. 302, - P. 133-141.

6.   Stroyuk A.L., Raevskaya A.E., Korzhak A.V., Kuchmiy S.Ya. Zink sulfide nanoparticles: Spectral properties and photocatalytic activity in metals reduction reactions // J. Nanopart. Research. – 2007. – v. 9, N 6. – P. 1027-1039.  

7.   Stroyuk A.L., Sobran I .V., Kuchmiy S.Ya. Photoinitiation of acrylamide polymerization by Fe₂O₃ nanoparticles // J. Photochem. Phobiol. A: Chem. – 2007. – v. 192.- P. 98-104.

8.   Швалагин В.В., Строюк А.Л., Котенко И.Е., Кучмий С.Я. Фотокаталитическое формирование пористых наносфер CdS/ZnO и нанотрубок CdS // Теорет. и эксперим. химия. – 2007. - т. 43, № 4. – С. 215-219.

9.   Korzhak A.V.,  N.I. Ermokhina, Stroyuk A.L., V.K.Bukhtiyarov, Raevskaya A.E., V.I.Litvin, Kuchmiy S.Ya., V.G.Ilyin, Manorik P.A. Photocatalytic hydrogen evolution over mesoporous TiO₂/metal nanocomposites // J. Photochem. Рhotobiol. A: Chem. - 2008. – v. 198, N 2-3. – P. 126-134.

10.  Строюк А.Л., Швалагин В.В., Раевская А.Е., Крюков А.И., Кучмий С.Я. Фотохимическое формирование полупроводниковых наноструктур // Теорет.  эксперим. химия. – 2008. – т. 44, № 4. – С. 199-220.

Перечень разработок

•  Фотополимеризующаяся композиция для изготовления трафаретных печатных форм с регенерацией ситового материала - “ФОТОКОМ – ТС”.
• Фотополимеризующаяся композиция для защитных масок печатных плат  - “МАСКОФОТ - ТП" .