Сегодня успешно завершен проект "Разработка дешевой и эффективной технологии идентификации малых концентраций диоксана в молоке методом твердофазной микроэкстракции и газовой хроматографии", реализуемый НИИ НПМ совместно с группой доктора Р. Разави (Иран). На основе квантово-химических расчетов и обширных экспериментов разработаны и оптимизированы все этапы технологии определения диоксана и диоксолана в молоке, включая предварительную концентрацию и твердофазную микроэкстракцию, а также газовую хроматографию. Предложена эффективная методика, обеспечивающая определение аналитов на уровне значительно ниже их предельно допустимых концентраций. Аналитические характеристики обеспечивают конкурентоспособность технологии, а ее использование поможет эффективно выявлять диоксан и диоксолан в молоке, что уменьшит вред, наносимый этими соединениями. Технология находится в процессе патентования.

Поздравляем всех сотрудников с Новым годом!

Опубликованы результаты работы, выполняемой НИИ НПМ в кооперации с университетом Джирофта (Иран) в рамках международного соглашения о сотрудничестве. Проанализированы традиционных и новые наноадсорбенты, способные детектировать молекулы 1,4-диоксана и 2-метил-1,3-диоксолана в молоке. Как известно, диоксан широко используется в промышленности в качестве сильного растворителя при производстве клеев, текстиля, бумаги, лаков, фармацевтических препаратов и других химических веществ. Это токсичное вещество опасно для центральной нервной системы, печени и почек. Оно может передаваться младенцам во время лактации, поскольку вдыхается из окружающего воздуха кормящими матерями и легко связывается с молоком.

В нашей работе сравнивались различные адсорбенты - активированный угль, фуллерены, первичные и вторичные амины в контексте возможности их применения для твердофазной микроэкстракции, что позволит определять наличие диоксана в молоке методом газовой хроматографии с применением пламенно-ионизационного детектора. На основе полученных результатов будут проведены испытания, что позволит создать технологию проверки молока на наличие диоксана. Российской частью научного коллектива руководит ст. научн. сотр. А.И. Кочаев.

9 октября в Шуваловском корпусе МГУ им. М.В. Ломоносова состоялась популярная лекция ведущего научного сотрудника К.П. Катина о применении углеродных наноструктур для доставки лекарств. На лекции простым языком было рассказано о результатах проектах, реализуемого в НИИ НПМ.

Константин Петрович объяснил преимущества фторированных наночастиц: они лучше связываются с лекарствами, дают четкие химические сдвиги при использовании ядерного магнитного резонанса и обеспечивают повышенное поглощение излучения в ближней инфракрасной области. В лекции также затрагивались проблемы, связанные с адресацией систем доставки и контроля высвобождения лекарств. Оргкомитет всероссийского фестиваля "Наука 0+" выразил Константину Петровичу благодарность "за неоценимый вклад в программу фестиваля".

Два доктора и три кандидата физико-математических наук из НИИ НПМ вошли в состав международного научного коллектива, возглавляемого А.И. Кочаевым (НИИ НПМ) и Р. Разави (университет Джирофта). В рамках подписанного соглашения о сотрудничестве, коллектив проведет исследование способов детектирования ядовитых веществ диоксана и диоксолана в молоке. Подбор подходящих адсорбентов будет проведен при помощи квантово-химических расчетов и экспериментально апробирован методом твердофазной микроэкстракции и газовой хроматографии.

Показано, что спектроскопия позволяет контролировать процесс синтеза 2D материала, происходящего "снизу вверх" - от отдельных молекул к сплошному слою. Согласно теоретическим предсказаниям, спектры будут существенно меняться по мере объединения молекул. В ходе работы были найдены соответствующие фононные спектры и рассчитана ИК и Рамановская активность каждой колебательной моды.

Исследование выполнено вместе с коллегой из института Нееля (Гренобль, Франция). На основе полученных результатов, в институте Нееля планируют синтезировать этот материал. Его уникальная особенность состоит в наличии периодически расположенных отверстий, "окаймленных" атомами серы и являющихся удобными "посадочными местами" для атомов металлов. Расстояние менее 1 нм позволяет обеспечить спиновое взаимодействие между такими атомами, так что они могут служить моделью квантового компьютера. Возможны и иные применения, в первую очередь - в катализе.

Стоун-Уэльсовский графен является одним из наиболее устойчивых гипотетических 2D аллотропов графена. Исследователи НИИ НПМ провели молекулярно-динамическое исследование двухслойной структуры на основе этого аллотропа. Результаты моделирования показали, что интенсивность межслоевого теплообмена в системе сильно зависит от температуры и деформации. В ходе работы выявлены и объяснены особенности межслоевого взаимодействия в двухслойном Стоун-Уэльсовском графене, не характерные для обычного двухслойного графена. Работа опубликована на русском языке в журнале "Письма в ЖЭТФ".

Сразу два проекта молодых исследователей НИИ НПМ поддержаны грантами РНФ. В рамках исследовательских проектов планируется компьютерные моделирование новых 2D и 3D материалов, которые помогут развитию электроники и энергетики. Поздравляем победителей!

Однозначное предсказание результатов экспериментов на основе квантово-химических расчетов до сих пор не всегда возможно. Ученые НИИ НПМ совместно с коллегами из России и других стран проанализировали взаимосвязь между рассчитанной электронной плотностью основного состояния молекул и данными дифференциальной сканирующей калориметрии. На основе анализа нескольких десятков молекул была обучена нейронная сеть, предсказывающая термическую устойчивость молекул на основе массива расчетных данных. Дополнительный статистический анализ помог разобраться, какие именно характеристики основного состояния молекулы коррелируют с ее термической устойчивостью.

Работа опубликована по приглашению редакции в юбилейном выпуске журнала Physica Status Solidi - Rapid Research Letters.

Графено-борофеновая структура представляет собой гибридный 2D материал, который сочетает в себе прочность графена с активностью борофена. Несоответствие решеток графена и борофена, а также наличие межслоевых ковалентных связей приводит к перестройке зонной структуры обоих монослоев.

В новой работе, опубликованной в высокоимпактном журнале Applied Surface Science, рассматривается допирование системы фтором и водородом. Добавление этих элементов открывает новые возможности для управления электронной структурой и оптическим откликом 2D структуры при сохранении ее выдающихся механических и адсорбционных характеристик.

Поздравляем ведущего научного сотрудника К.П. Катина с успешной защитой диссертации "Влияние механических деформаций на электронные свойства и адсорбционную способность графена и родственных углеродных наноструктур" на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности "Физическая химия".

Поздравляем ведущего научного сотрудника М.М. Маслова с успешной защитой диссертации "Электронные, энергетические и кинетические характеристики низкоразмерных ковалентных структур с нетрадиционной геометрией каркаса и материалов на их основе" на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности "Физика конденсированного состояния".

Ведущий научный сотрудник Катин Константин Петрович выступил перед учащимися школы № 429 г. Москвы с популярной лекцией "Новые двумерные материалы - синтез, свойства и применения".

Автор лекции обсудил со школьниками, как новые материалы изменили мир за последние десятилетия, в честь какого материала историки могут назвать XX век и почему ученые знают лучше других, какая революция в области материалов ждет нас в ближайшие десятилетия. Автор обсудил главное отличие двумерных материалов от обычных: у двумерных материалов почти все атомы находятся на поверхности, а у обычных - в лучшем случае один из миллиона. Школьники сравнили свойства двумерных и традиционных материалов, чтобы понять, какие преимущества обеспечивает двумерность в следующих областях: наноэлектроника (как уместить в телефоне компьютерный кластер размером с многоэтажку), энергетика (чем водород лучше бензина и как очистить городской воздух), чувствительные сенсоры (как заметить одну молекулу взрывчатки среди миллиарда мирных молекул), доставка лекарств (как доставить лекарство точно к больному месту, не отравляя им весь организм), катализ (как за один день произвести не сто, а сто тысяч единиц продукции).

В конце встречи школьники решали задачу: сколько весит ковер из графена, которым можно застелить всю Москву. Первые правильно ответившие награждались сладкими призами.

Статья, опубликованная совместно с исследователями из НИЯУ МИФИ, Ульяновского государственного университета и Республиканского университета Сиваса (Турция), посвящена реакции эволюции водорода на двухслойной графено-борофеновой структуре. Эта структура сочетает прочность графена с химической активностью борофена и является идеальной подложкой для атомов металла, которые обеспечивают каталитическое расщепление водорода.

Особенности двухслойной подложки приводят к тому, что эффективные каталитические свойства проявляет медь, а не традиционные благородные металлы платиновой группы. Как известно, медь провоцирует возникновение дефектов в чистом графене, а система медь/борофен/графен оказывается устойчивой и может использоваться для производства водорода.

С работой можно ознакомиться на сайте журнала Energies.

Ведущие научные сотрудники НИИ НПМ К.П. Катин и М.М. Маслов стали редакторами специального выпуска журнала "Materials", посвященного низкоразмерным материалам. Принимаются теоретические и экспериментальные исследования двумерных, одномерных и нуль-мерным наносистем. Журнал индексируется международными базами Web of Science и Scopus и имеет импакт-фактор IF=3.057.

НИИ НПМ предложил проект "Развиваем таланты в русских школах за границей", предусматривающей издание учебника по истории России, проведение олимпиад по математике и истории России. Письма поддержки проекту прислали многие русские школы за рубежом, в том числе Российско-итальянская ассоциация PRIMA, Ассоциация русофонов в Кемпере, AppleTreeSchool (Южная Корея), Координационный совет российских соотечественников в Катаре, русские школы Модурмаль (Исландия), Радуга (Барселона) и Росинка (Германия). Кроме того, поддержку проекту выразило Федеральное агентство по делам Содружества Независимых Государств, соотечественников, проживающих за рубежом, и по международному гуманитарному сотрудничеству (Россотрудничество).

Ведущий научный сотрудник НИИ НПМ Константин Петрович Катин стал редактором научного журнала Сивасского университета Cumhuriyet Science Journal (Турция). Константин Петрович будет рассматривать статьи, посвященные компьютерному моделированию наносистем и наноустройств. Журнал издается с 2002 года, статьи принимаются на английском языке, все публикации совершенно бесплатны для авторов и читателей. Приглашаем сотрудников НИИ НПМ и коллег из других организаций присылать рукописи.