ОТДЕЛ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
Основатель отдела и заведующий отделом в 1970-2008 гг.:
Почетный директор Института,
академик НАН Украины,
иностранный член Российской академии наук,
профессор, доктор химических наук
Институт физической химии
им. Л.В. Писаржевского НАН Украины
03028, Киев-28, пр. Науки, 31
тел. (044) 525-66-67; факс (044) 525-62-16;
e-mail: pokhodenko@inphyschem-nas.kiev.ua
Заведующий отделом
академик НАН Украины, профессор,
доктор химических наук
тел. (044) 525-11-90, (044) 525-66-71;
факс (044) 525-62-16;
e-mail: koshechko@inphyschem-nas.kiev.ua
Отдел свободных радикалов создан в 1970 году на базе отдела химического строения и реакционной способности (до 1934 г. – отдел электрохимии; 1934-1963 – отдел изотопов), который возглавлял выдающийся ученый физико-химик, Герой Социалистического труда, академик АН УССР А.И. Бродский (1895-1969). В 1970-2008 гг. отдел возглавлял академик НАН Украины В.Д. Походенко. С начала своего существования основные работы отдела были посвящены исследованиям электронного строения и свойств свободных радикалов и ион-радикалов различных классов; влияния их строения на магнитно-резонансные и спектральные характеристики, кинетику и механизм реакций с участием таких частиц; установлению закономерностей их электрохимического и фотохимического поведения. Основные результаты указанных научных исследований обобщены в монографиях: В.Д.Походенко “Феноксильные радикалы” (Киев, Наукова думка, 1969); В.Д.Походенко, А.А.Белодед, В.Г.Кошечко “Окислительно-восстановительные реакции свободных радикалов” (Киев, Наукова думка, 1978); В.Д.Походенко, Л.С.Дегтярев, В.Г.Кошечко, В.С.Куц “Проблемы химии свободных радикалов” (Киев, Наукова думка, 1984) и ряде обзорных статей.
С середины 80-х годов отдел приступил к исследованиям в области физической химии электропроводящих полимеров – полисопряженных катион- и анион-радикалов, уникальные свойства которых, в частности, электрофизические, электрооптические и др., обусловили интерес к ним как объектам современного молекулярного материаловедения.
Основные направления исследований
Развитие научных основ физической химии органических электропроводящих полимеров: разработка химических и электрохимических методов получения таких материалов с комплексом заданных функциональных свойств; создание на основе электропроводящих полимеров разнообразных композиционных материалов (в том числе нанокомпозитов) с экстремальными физико-химическими свойствами; изучение физико-химических, электрохимических, электрофизических, фотохимических свойств указанных материалов, их спектральных и магнитно-резонансных характеристик; установление закономерностей между составом, строением и свойствами таких систем с целью целенаправленного регулирования их функциональных характеристик.
Наиболее важные результаты за последние годы
Разработаны фундаментальные основы получения нового поколения электропроводящих органических полимеров (ЭПП) на основе полианилина, полипиррола, политиофена, полифениленвинилена и др., имеющих комплекс заданных физико-химических свойств. Разработан ряд оригинальных химических, электрохимических, ион-имплантационных и других методов получения новых ЭПП п- и р-типа, выяснены тонкие детали процессов химического и электрохимического допирования/дедопирования индивидуальных ЭПП, осуществлен поиск новых допантов ЭПП, исследовано влияние химической природы органического растворителя на физико-химические свойства ЭПП; детально изучены их физико-химические, электрохимические, электрофизические, фотохимические свойства, магниторезонансные и спектральные характеристики.
Разработаны оригинальные методы создания наноструктурированных ЭПП, в том числе принципиально новых нанокомпозитов на основе ЭПП и различных неорганических соединений с экстремальными физико-химическими, электрофизическими и оптическими свойствами – перспективных материалов для использования в различных областях современной техники – химических источниках тока, топливных элементах, суперконденсаторах, светоизлучающих диодах, сенсорах и др.; обоснована возможность целенаправленного управления функциональными свойствами таких материалов за счет структурирования ЭПП на наноразмерном уровне. В частности, разработаны принципиально новые гибридные трехкомпонентные нанокомпозиты типа гость-хозяин на основе слоистых оксидов переходных металлов, где в межслоевом пространстве наночастиц неорганической компоненты одновременно находятся макромолекулы полимеров с разным типом электропроводности – электронной и ионной. Данные нанокомпозиты отмечены как новый перспективный класс гибридных материалов для литиевых аккумуляторов (R. Brazil. Materials Chemistry Forum, 2004, No 6, p.4-5).
На основе электропроводящих полианилина и полипиррола созданы эффективные нанокомпозиционные электрокатализаторы восстановления кислорода, которые благодаря совокупности и взаимному влиянию каталитического действия различных составляющих компонент (ЭПП, гетерополикислота, оксид переходного металла, наноразмерная платина или палладий), способны стабильно функционировать в разных электролитах, что открывает возможности для использования их в водородно-кислородных топливных и металл-воздушных элементах.
Разработаны научные подходы и получен новый класс люминесцентных гибридных нанокомпозитов на основе полупроводниковых сопряженных полимеров поли(2-метокси, 5-(2'-этилгексилокси)-п-фениленвинилена и др. и мезопористых оксидов металлов (кремния, титана и др. ), в которых возможно контролировать межцепное взаимодействие в сопряженном полимере. Ограничивающее влияние неорганической матрицы открывает возможности целенаправленного регулирования фотолюминесцентных свойств таких материалов.
Получен ряд новых материалов на основе ЭПП, в том числе структурированных на наноразмерном уровне, для сенсорных систем; изучен механизм действия на них различных аналитов и разработаны способы использования таких материалов для достижения высокого уровня чувствительности, селективности и стабильности работы сенсорных систем на разнообразные органические и неорганические вещества. В частности, впервые созданы многоканальные массивы миниатюрных хеморезистивных полимерных сенсоров на основе систем растровых электродов с чувствительными слоями электропроводящих полимеров, которые способны разделять полярные и неполярные/малополярные органические растворители.
Научные связи
Отделом проводятся совместные научные исследования с рядом научных центров Украины (Институт физики полупроводников НАН Украины, Институт физики НАН Украины, Институт биохимии НАН Украины, Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киевский Национальный университет им. Т. Шевченко и др.)
Отдел поддерживает тесные связи по обмену научной информацией, обсуждению развития тех или других научных направлений с учеными Института физической химии и электрохимии РАН, Института органической химии РАН, Института химической физики РАН, Института проблем химической физики РАН и рядом других институтов РАН, а также с рядом научных заведений западных стран: Испании (Institute Materials Science, Barcelona, prof. P. Gomez-Romero), Франции (d’Angers University, Anger, Prof. J.-M. Nunzi), Великобритании (Institute Bioscience and Technology, Cranfield University, Bedfordshire, Prof. S.Piletsky) и др.
В сотрудничестве с лабораторией электроорганических реакций Института в 1995-1997 гг. отделом успешно проводились совместные научные исследования в рамках программы РЕСО с рядом ведущих научных центров Франции, Великобритании, Германии, Испании, Португалии, Италии, Нидерландов, Бельгии, Венгрии, Чехии и России (грант ERBCIPDCT940617 „Селективные процессы и катализ включая малые молекулы”); в 1997-2000 гг. – по проекту INTAS-Ukraine 95-0214 «Фундаментальные основы превращения химической энергии атмосферного кислорода в электрическую энергию с применением электропроводящих полимеров и других перспективных катализаторов» (с исследователями Германии, Швейцарии, Австрии, России и Украины); 2004 – 2007 гг. по проекту Научно-технологического центра Украины (НТЦУ) (грант НТЦУ 2045 “Создание источников тока на основе новых электропроводящих композиционных полимерных материалов и электролитов”). В 2006-2007 гг. отделом проведены исследования в рамках совместного проекта НАН Украины – CNRF (Франция) „Механохимия электропроводящих полимеров и гибридных нанокомпозитов: „зеленый” синтез, физико-химические свойства, применение” (с исследователями d’Angers University, Anger, Франция). Совместно с лабораторией электроорганических реакций Института и в сотрудничестве с учеными Франции (Университет Парижа XII), Португалии (Университет Коимбры), Северной Ирландии (Королевский Университет Белфаста), Италии (Университет Милана, Университет Венеции) и других стран с 2003 г. проводились скоординированные фундаментальные исследования в рамках международного проекта “Green Organic Electrochemistry” Европейской программы COST-29.
На коммерческой основе в 1996-1997 гг. отделом проведены научно-исследовательские работы по специальному применению электропроводящих полимеров с компанией Thomas De La Rue Limited (Великобритания), а в 2007 году по разработкам отдела и лаборатории электроорганических реакций Института совместно с корпорацией General Motors (США) проведены научно-исследовательские работы по созданию новых нанокомпозиционых материалов для литиевых источников тока.
Научные сотрудники отдела
Дегтярев Леонид Сергеевич, доктор химических наук, старший научный сотрудник, тел. (044) 525-67-51
Посудиевский Олег Юльевич, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел. (044) 525-66-72, e-mail: posol@inphyschem-nas.kiev.ua, oleg_posudievsky@hotmail.com
Курысь Ярослав Иванович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел. (044) 525-75-77, e-mail: kurys@inphyschem-nas.kiev.ua
Конощук Наталия Владимировна, кандидат химических наук, научный сотрудник, тел. (044) 525-67-51, e-mail: n_konos@inphyschem-nas.kiev.ua
Хижный Василий Афанасьевич, кандидат химических наук, тел. (044) 525-75-77
Список избранных работ
1. O.Yu.Posudievsky, S.A.Biskulova, V.D.Pokhodenko. New hybrid guest-host nanocomposites based on polyaniline, poly(ethylene oxide) and V2O5 // J. Mater. Chem.- 2004.- Vol. 14, N 9.- P.1419-1423.
2. O.Yu.Posudievsky, Ya.I.Kurys, V. D. Pokhodenko. 12-Phosphormolibdic acid doped polyaniline–V2O5 composite // Synth. Met.- 2004.- Vol. 144, N 2.- P. 107–111.
3. С.В.Свечников, В.Д.Походенко, Н.Ф.Губа, Л.И.Фененко, П.С.Смертенко, И.В.Прокопенко, Л.Н.Гребинская, П.М.Литвин, Г.П.Ольховик. Спектральные характеристики и морфология поверхности органических полимерных пленок с наноразмерными частицами оксида ванадия //Электрохимия.- 2004.- Т. 40, № 3.- С. 294-302.
4. О.Ю.Посудиевский, В.Д.Походенко.Наноструктурированные функциональные материалы на основе электропроводящих сопряженных полимеров. – В кн.: Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. – Киев: Академпериодика, 2004, т.2, вып. 3, с.1017-1036.
5. O.Yu.Posudievsky, S.A.Biskulova, V.D.Pokhodenko. Cathode performance of new hybrid guest-host nanocomposites based on poly(2,5-dimercaptothiophene) // Electrochem. Commun.- 2005.- Vol.7, N 5.- P.477-482.
6. О.Ю.Посудиевский, В.Д.Походенко. Физико-химические свойства гибридных нанокомпозитов типа гость-хозяин на основе полианилина // Известия Академии наук. Сер. Химическая.- 2005.- № 3.-С. 643-649.
7. О.Ю.Посудиевский, Н.В.Конощук, А.Л.Кукла, А.С.Павлюченко, Г.В.Линючев, В.Д.Походенко. Влияние природы допанта на сенсорный отклик пленок поли(3-метилтиофена) //. Теорет и эксперим. химия.- 2006.- Т. 42, №6.- С. 331-338.
8. O.Yu.Posudievsky, G.M.Telbiz, V.K.Rossokhaty. Effect of solvent nature on liquid-phase self-assembly of MEH-PPV/MCM-41 guest–host composites //J. Mater. Chem.- 2006.- Vol. 16, N 25.- P. 2485-2489.
9. Я.И.Курысь, Н.С.Нетяга, В.Г.Кошечко, В.Д.Походенко. Нанокомпозит полианилин/12-фосфорвольфрамовая кислота/V2O5 и его платиносодержащий аналог – электрокатализаторы восстановления кислорода // Теорет. и эксперим. химия.- 2007.- Т. 43, №5.- С. 307-314.
10. O.Yu.Posudievsky, A.V.Samoylov, E.R.Surovtseva, R.V.Khristosenko, A.L.Kukla, Yu.M.Shirshov. Extraction of optical constants of polyaniline thin films by surface plasmon resonance // Thin Solid Films.- 2008.- Vol. 516.- P. 6104-6109.
11. A.L.Kukla, A.S.Pavluchenko, Yu.M.Shirshov, N.V.Konoshchuk, O.Yu.Posudievsky. Application of sensor arrays based on thin films of conducting polymers for chemical recognition of volatile organic solvents // Sensors and Actuators B: Chemical.- 2009.- vol.-135- P.541-551.
Перечень научно-технических разработок потдела
- Широкий ассортимент электропроводящих безметальних органических полимеров в виде порошков, растворов и пленок различного функционального назначения.
- Наноструктурированные функциональные материалы на основе органических электропроводящих полимеров и их композитов для химических источников тока, оптоэлектроника и сенсорики.
- Новые апротонные органические электролиты для литиевых химических источников тока с улучшенными эксплуатационными характеристиками
