МГУ–2015: Факультет фундаментальной физико-химической инженерии
Наука. На факультете ведётся активная научно-исследовательская работа по проектам, финансируемым Министерством образования и науки РФ в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 гг.»:
1. Разработка технологии получения биодеградируемого материала, путём введения нанонаполнителя с нанесённым на его поверхность активатором разложения, на базе вторичного полимерного сырья.
2. Нанолаборатория на чипе – высокотехнологичная комплексная система диагностики нанообъектов.
3. Разработка новых материалов и формирование объёмной гетерофазной структуры полностью полимерных солнечных батарей.
Завершён проект «Создание новых функциональных материалов, полученных при помощи самоорганизации ковалентных и супрамолекулярных полимеров в условиях геометрических ограничений на наношкале».
К приоритетным направлениям научной работы относятся: физика твердотельных наноструктур; энергоресурсосбережение и энергоэффективные технологии; повышение эффективности комплексного использования природных топлив; физическое материаловедение и новые материалы; теория химического строения и химической связи, кинетика и механизмы химических реакций, реакционная способность химических соединений, стереохимия, кристаллохимия; синтез и изучение новых веществ, разработка материалов и наноматериалов с заданными свойствами и функциями (полимеров и полимерных материалов, композитов, сплавов, керамик, продуктов биологического и медицинского назначения, оптических, сверхпроводящих, магнитных материалов и особо чистых веществ); химическая аналитика: создание методов и средств определения и контроля веществ в окружающей среде, разработка новых методов и средств химического анализа веществ и материалов; химия и физикохимия твёрдого тела, расплавов и растворов, химические процессы в веществах, находящихся в экстремальных состояниях или подвергнутых экстремальным воздействиям, процессы горения; химическое сопротивление материалов, защита металлов и других материалов от коррозии; инженерное материаловедение.
В качестве наиболее значимых можно отметить научные результаты, полученные в рамках тем «Энергоэффективность, наноматериалы и бионаносистемы» (ПНР-5) и «Рациональное природопользование и устойчивое развитие регионов России» (ПНР-6).
Разработаны технические и функциональные требования к комплексу оборудования – «Нанолаборатория на чипе». Рассмотрены отдельные составляющие комплекса: нанокалориметрический сенсор, аппаратная и программная части ядра разрабатываемого комплекса – нанокалориметра. Основываясь на данных, полученных в ходе ранее сделанных работ, сформированы технические и функциональные требования к установкам по совмещению методов нанокалориметрии с оптической микроскопией и синхротронной нанофокусной дифракцией. Разработаны методики калибровки нанокалориметрических сенсоров. Данные исследования играют важную роль при изучении теплофизических свойств образцов методами нанокалориметрии и позволяют с большой точностью определять макроскопические параметры исследуемых материалов. Предложена уникальная методика, позволяющая провести калибровку сенсора за несколько простых шагов, с использованием таких доступных материалов-калибрантов, как индий, олово и висмут.
Выполнена разработка методики, позволяющей проводить структурные и теплофизические исследования на базе комплекса – «Нанолаборатория на чипе» в различных режимах. Методика адаптирована под различные нанокалориметрические сенсоры и учитывает возможность сочетания методов калориметрии с другими методами по изучению структуры и теплофизических свойств. Разработана технология производства разрабатываемого комплекса оборудования «Нанолаборатории на чипе». Технология производства ориентирована на конечную сборку и проверку контроля качества на базе факультетской лаборатории инженерного материаловедения, с целью доработки и усовершенствования в процессе изготовления экспериментальной партии комплексов на будущих этапах. Разработан комплект соответствующей эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец комплекса оборудования – «Нанолаборатории на чипе», позволяющий разработку производственного технологического регламента на любой подходящей базе.
Получены активные слои гомополимеров и блок-сополимеров, содержащих электронные доноры и акцепторы, проведены экспериментальные исследования структуры и фотооптических свойств активных слоёв органических солнечных батарей на основе гомополимеров и блок-сополимеров, содержащих электронные доноры и акцепторы.
Изготовлены экспериментальные образцы органических солнечных батарей на основе гомополимеров и блок-сополимеров, содержащих электронные доноры и акцепторы в прямой и обратной геометрии расположения слоёв. Разработана программа и методики экспериментальных исследований стабильности и эффективности органических солнечных батарей. Методика позволяет определить как эффективность батареи непосредственно после изготовления, так и изменение эффективности в процессе работы в условиях, приближенным к условиям эксплуатации.
Проведены теоретические исследования физико-химических процессов, на основе которых строится технология получения биодеградируемого материала, содержащего нанонаполнитель с нанесённым на его поверхность активатором разложения, на базе вторичного полимерного сырья, а именно – детальный аналитический анализ совокупности процессов диффузионного транспорта частиц нанонаполнителя в толще полимерной матрицы с последующим распределением частиц (также, протекающим диффузионным способом) в объёме полимера. Получены аналитические выражения для транспортных коэффициентов – эффективного коэффициента диффузии и эффективной подвижности (при наличии внешнего градиента сил), характеризующих скорость указанных диффузионных процессов в приближении сферических броуновских частиц (эффективном для частиц монтмориллонита, окружённых металлорганическими комплексами, используемыми как активаторы разложения, а также обеспечивающие улучшение степени сродства с полимерной основой), в окружении с пространственными ограничениями. В качестве модели среды, используемой при анализе и эффективно описывающей структуру полимерной матрицы в присутствии органического наполнителя, разработана модель, представляющая совокупность каналов с периодически меняющимся сечением, где последнее меняется как плавно, так и резко, в т.ч. и одновременно в пределах одного периода структуры. Различные наборы задаваемых геометрических параметров модели позволяют рассчитывать основные транспортные коэффициенты для любой геометрии таких каналов. Проведён учёт влияния наличия в системе градиента внешней силы. Такой градиент позволяет эффективно моделировать взаимодействие частиц с окружением, например, используется в модели для учёта силы трения частиц о стенки канала. В результате проведённого анализа получена эффективная модель для расчёта процесса диффузионного транспорта мицеллярных образований, состоящих из минерального ядра (нанопластин монтмориллонита), окружённых органометаллическими комплексами внутри полиолефиновой матрицы в присутствии органического наполнителя. Транспорт таких мицелл можно рассматривать как свободную диффузию сферических броуновских частиц в условиях пространственных ограничений, обусловленных геометрией окружающей среды – полимерной матрицы – в присутствии градиента внешней силы, моделирующей взаимодействие частиц с окружением. По результатам исследований проведена оптимизация способа создания концентратов нанонаполнителя для создания на его основе нового биодеградируемого материала.
Сотрудниками лаборатории инженерного материаловедения опубликована 21 статья и подано 3 заявки на патент.
На направлении инженерной химической физики разрабатывались темы:
Абсорбция растворов серной кислоты перфторированной сульфокатионитной мембраной Нафион: состав и протонная проводимость;
Влияние добавок малых концентраций углеродных наночастиц на физико-механические свойства отверждённой эпоксидной смолы;
Влияние малых добавок диэтилентриамина на кинетику разложения нитрометана в детонационных волнах;
Влияние химического состава твёрдых топлив на процесс фильтрационного горения;
Замена центрального иона в комплексном соединении порфина магния (II);
Изучение кинетических закономерностей взаимодействия компонентов каталитических систем сополимеризации олефинов с акрилатами на основе ацетилацетонатов кобальта и алюминийорганических соединений;
Изучение влияния метода получения гетерогенного катализатора на структуру его поверхности на примере катализатора окислительного карбонилирования метанола;
Изучение морфологических особенностей макропористого кремния для литий-ионных аккумуляторов в зависимости от условий его формирования;
Изучение состава оболочек, стабилизирующих полупроводниковые квантовые точки;
Исследование активации боросиликатных стеклотканых носителей катализаторов разбавленными минеральными (HCl, HF) кислотами;
Исследование взаимодействия эндоэдрального металлофуллерена Y@C82 с электронодонорными растворителями методом спектрофотометрии;
Исследование влияния основности компонентов каталитической системы на кинетические закономерности реакции азидо-алкинового циклоприсоединения;
Исследование возможности определения концентраций исходных веществ и продуктов реакции между ФЕП и ТНКЖ методами прямого титрования и (или) хроматографически;
Исследование и моделирование кинетических закономерностей полимеризации этилена в присутствии комбинированных катализаторов с активными центрами разного типа;
Исследование синтеза Ir и Pt содержащих катализаторов на углеродных носителях в присутствии различных восстановителей;
Количественное определение родия в мономерных и полимерных комплексах родия;
Композиции на основе полиэтиленоксида с наночастицами серебра: структура, свойства и применение в медицинских целях;
Координационные комплексы фуллерена С60 с кобальтом;
Определение корреляционной функции молекулярных движений в линейных и разветвлённых гибкоцепных полимерах по импульсным сигналам ЯМР;
Определение коэффициентов экстинкции солей TCNQ с комплексными катионами Fe(III), показывающими спин-кроссовер переход;
Определение молярных коэффициентов экстинкций эндоэдрального металлофуллерена Dy@C82 в нейтральной и анионной формах;
Определение полноты нитрования бета-циклодекстрина;
Определение свободного углерода в нанодисперсном карбиде кремния;
Определение содержания аморфной и кристаллических фаз кремнезёма в образцах диоксида кремния;
Определение содержания рения (IV) и никеля в металлокомплексных соединениях: (NBu4)4[{ReCl4(μ-C2O4)}3Ni] и (NBu4)2[{ReCl4(C2O4)}2Ni(Him)2]. Изучение влияния ReIV на определение Ni;
Определение состава плазмохимически полученного твёрдого раствора ниобия в диоксиде титана рентгенофлуоресцентным и спектрофотометрическим методами;
Определение состава эпоксидных смол методами ЯМР, ИКС, ВЭЖХ и титриметрическим анализом;
Определение фазового состава продукта, образующегося при ударном сжатии образцов из смеси порошков никеля и алюминия;
Оптимизация нового метода создания палладий-полипиррольных нанокомпозитов для их применения в качестве амперометрических сенсоров формальдегида в воде;
Плазмохимический синтез нанопорошков кремния;
Повышение эффективности люминесценции коллоидных квантовых точек фосфида индия за счёт пассивации поверхностных дефектов в процессе их пост-препаративной обработки;
Получение смесей с регулируемым соотношением этилена и СО селективным оксикрекингом тяжёлых компонентов природных и попутных газов;
Получение соли гексафторфосфорной кислоты, её очистка и определение чистоты электрохимическим методом;
Получение, очистка и изучение свойств тетрабутиламмония трифторацетата;
Разработка каталитических методов синтеза арилазидов путём замещения галогена на азидогруппу в арилгалогенидах;
Разработка методики получения комплексов палладия с бидентатными фосфиновыми лигандами для синтеза катализаторов метоксикарбонилирования этилена;
Расположение и доступность сайтов образования нитрозотиолов и нитрозоаминов в структуре ядерного трансрипционного фактора NF-κB;
Региоселективное [4+2] циклоприсоединение 4,5–дисульфонил–1,3–дитиол–2–тионат к С1-С70(СF3)10;
Селективный синтез, выделение и характеризация C70(CF3)10;
Сенсорные свойства моделей потенциометрических сенсоров в зависимости от состава рабочего электрода на основе Pt / Ti1- xNbxO2;
Синтез и исследование фотофизических свойств гибридных структур фуллерен-хлорин;
Синтез и исследование свойств ароматических производных тиомочевины – функциональных серосодержащих лигандов для получения миметиков активных центров [1Fe-2S] белков;
Синтез и исследование свойств гидразиниеых солей ароматических тиолов как функциональных прекурсоров для дизайна бидерных тетранитрозильных комплексов железа;
Синтез 1,3,5 – трис[5-(4-третбутилфенил)-1,3,4 оксадиазол-2-ил]бензола как материала для электролюминесцентных устройств;
Синтез 2,4-диазидо-6-пропинилокси-1,3,5-триазина: мономера типа АВ2 для получения сверхразветвлённых полимеров;
Синтез 25,27-диаллилокси-26,28-диалкилокси-5,11,17,23-тетрасульфокаликс[4]арена;
Синтез 3-(4-бромометилстирил)бензо[f]хинолина;
Синтез 4-(карбоксиметил)-2,2,6,6-тетраметилпиперидиний хлорида 4;
Синтез 5,15-ди(р-метоксифенил)порфина магния;
Синтез K2ReBr6 и бромоксалатных комплексов Re(IV): (PPh4)2[ReBr4(C2O4)] и (PPh4)2 [ReBr2(C2O4)2];
Синтез берлинской лазури и электроактивных композитных материалов берлинская лазурь/полипиррол;
Синтез бис(гексафторацетилацетонат)цирконийдихлорида (CF3COCHCOCF3)2ZrCl2 и его каталитические свойства в полимеризации пропилена;
Синтез гидроперекиси трет-бутила и её использование в качестве компонента инициирующих систем теломеризации тетрафторэтилена;
Синтез диглицидилового эфира бисфенолпропана (DGEBA) и эпоксиаминного связующего на его основе;
Синтез диоксида титана, допированного диоксидом ниобия;
Синтез диоксида титана, допированного диоксидом рутения;
Синтез диэтилового эфира этиламинопропилтриметоксисиланфосфоновой кислоты;
Синтез и аттестация композитов на основе гидрида магния с добавками оксидов РЗМ;
Синтез и изучение протонной проводимости мембран на основе политриазинонов и солей моно-, ди- и трисульфаниловой кислоты;
Синтез и исследование анион-радикальной соли фталоцианина титанила;
Синтез и исследование свойств анион-радикальной соли на основе фталоцианина олова(II);
Синтез и исследование свойств плёнок Cd1-xMgxTe, получаемых методом термического испарения в замкнутом объёме (CSS);
Синтез и исследование свойств плёнок Cu2ZnSnS4, Cu1.9ZnSnS4 и Cu1.7ZnSnSe4, получаемых методом термического испарения;
Синтез и исследование структуры и свойств тетрапиразинопорфиразинов олова с расширенной p-системой;
Синтез и исследование физико-химических свойств комплекса фуллерена C60 с координационным димером диэтилдитиокарбамата кадмия(II) с диазабициклооктаном;
Синтез и свойства 2,2-диметилолпропионата калия;
Синтез и свойства комплексов нитроацетилсалициловой кислоты с магнием;
Синтез и спектральные свойства дигалогенидов кобальта (II) с 2,4-диметилпиридином;
Синтез иодида (2-метилбутил)(пропил)диметиламмония;
Синтез комплекса фуллерена C60 с фталоцианином железа (II) и исследование его физико-химических свойств;
Синтез комплексов Mn(III) с основанием Шиффа (N2O4) и его производных;
Синтез композитного материала CuI/PPy;
Синтез композитов на основе восстановленного оксида графита, оксида железа (III) и оксида молибдена (VI);
Синтез нафтилиндиго;
Синтез ориентированных наночастиц VO2;
Синтез перекиси трет-бутила и её использование в качестве компонента инициирующих систем теломеризации тетрафторэтилена;
Синтез порфина магния;
Синтез производных фуллерена C60, содержащих фрагмент красителя дикетопирролопиррола (DKPP);
Синтез сопряжённого полимера на основе бензодитиофенона и исследование его электрохимических свойств;
Синтез сульфированного производного каликс[8]арена;
Синтез трихлорида и тринитрата ванадила;
Совместная каталитическая конверсия кислородсодержащих соединений и нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах;
Создание электрохромных покрытий на основе композитных материалов берлинская лазурь-полипиррол и проверка стабильности их электрохромного перехода спектроэлектрохимическим методом;
Спектрофотометрический анализ гибридных органо-неорганических систем на основе квантовых точек CdS и стирилхинолинового лиганда;
Спектроэлектрохимическое исследование процесса электрополимеризации гетероциклических соединений на примере пиррола и порфина магния;
Сравнение сорбционных свойств оксида графена (ОГ), гуминовых кислот (ГК) и композитов ОГ-ГК;
Формирование и исследование электропроводящих углерод-оксидных композитов;
Экспериментальное и теоретическое определение температуры воспламенения составов KMnO4/S, KMnO4/Mg в вакууме;
Экспериментальное и теоретическое определение температуры воспламенения смесей: диоксида свинца и магния, перманганата калия и фосфора, перманганата калия и алюминия;
Электролюминесцентные материалы и устройства на основе 3,5-производных 1,2,4-триазола;
Энтальпия образования и закономерности полимеризации в расплаве и в твёрдой фазе 2 азидо-4,6-биспропинилокситриазина и 2,4-диазидо-6-пропинилокситриазина.
На направлении инженерной физики твёрдого тела разрабатывались темы:
Анализ электрических свойств оксидных керамических материалов с преобладающей кислород-ионной проводимостью;
Барическая зависимость растворимости водорода в клатрате кремния;
Влияние деформаций на дифракционное изображение квазиточечных дефектов в рентгеновской топографии;
Влияние межкристаллитных границ на образование новых структурных состояний в компактированных нанопорошках BaTiO3;
Влияние приложенного электрического поля на интенсивность фотолюминесценции в зонной структуре ZnSe/BeTe;
Влияние химического состава на параметры наноструктуры в лёгких сплавах;
Выращивание и исследование профилированной эвтектики состава Al2O3-Er3Al5O12;
Гибридные вычисления: анализ производительности и квантовохимические расчёты;
Изучение поверхности скола легированного индием кристалла селенида висмута с помощью сканирующей туннельной микроскопии;
Изучение фазовых равновесий в системе Pr-Ni-Cu-O и изготовление катодов твердооксидных топливных элементов на её основе;
Изучение физических свойств тонких плёнок, применяемых при изготовлении джозефсоновских структур;
Изучение электрохимических характеристик композитных Ni-YSZ электродов на симметричных ячейках твердооксидных топливных элементов;
Изучение эффекта Джозефсона в переходах Nb-CuNi-Nb;
Изучение эффективной массы электронов в сильнокоррелированных двумерных системах на основе структур ZnO/MgZnO;
Импульсное магнитное поле в соленоиде;
Использование методов нанокалориметрии, ДСК и рентгеноструктурного анализа для изучения влияния термической истории образцов полиолефинов и полиэфиров на изменение их структуры;
Исследование квантовой запутанности и квантовой когерентности в условиях многоквантового эксперимента ЯМР;
Исследование методом рентгеноструктурного анализа кристалла нитрозильного биядерного комплекса [Fe2(C2H3N4S)2(NO)4] и кристаллов соединений состава SC5N4H5O и SC8NH9O;
Исследование методом рентгеноструктурного анализа кристаллов каликсаренового комплекса никеля Ni[(C6H3S)4(OH)2O2Py2H2O]Py и соли рубидия Rb3(H5O2)(C6H2CH2SO3OH)4*3.17H2O;
Исследование методом рентгеноструктурного анализа кристаллов каликсаренового комплекса марганца Mn[C6H4CH2O]4[C5H4NH(CH3)2]2 и каликсареновой соли цезия Cs4[calix[4]arensulfonate]*8H2O;
Исследование термического и химического расширения твёрдых растворов на основе диоксида церия;
Исследования методом рентгеноструктурного анализа кристалла нитрозильного ионного комплекса [Fe(SC(NH2)2)2)(NO)2]2SO4*0.43H2O и ионного кристалла [3-C5H4N+H(NH2)][SCN]-;
Кинетика нагрева спиновой системы в полумагнитных полупроводниковых наноструктурах 2-го типа (Zn, Mn)Se/BeTe при возбуждении лазерными пикосекундными импульсами;
Когерентная спиновая динамика двумерного электронного газа;
Линейные дефекты в смектических антисегнетоэлектрических наноплёнках;
Метод измерения электропроводимости органических кристаллов на постоянном токе;
Моделирование начальных стадий роста наноостровков свинца методом теории функционала плотности;
Модификация нанопорошка монтмориллонита металлосодержащими комплексными соединениями на основе сополимеров акриловой кислоты и N-винилпирролидона;
Объёмное лазерное воздействие через оптические сапфировые наконечники азотных криодеструкторов;
Объёмный эффект растворения водорода в сплавах Pd-Au;
Определение ёмкостных характеристик суперконденсаторов на основе сопряжённых полимеров на углеродном носителе;
Оптимизация системы магистральных пор в аноде твердооксидного топливного элемента;
Оптические свойства холестерических фотонных кристаллов и их трансформация при внешних воздействиях;
Особенности излучательной рекомбинации в имплантированных кремниевых структурах;
Особенности электростатических взаимодействий в композициях из неорганических наночастиц и органических молекул;
Передача квантового состояния по открытой однородной цепочке ядерных спинов с XY взаимодействием;
Переходные процессы в системе экситонных поляритонов;
Получение электропроводящих композиционных материалов на основе полимеров и восстановленного оксида графена;
Пространственная когерентность резонансно возбуждаемого поляритонного конденсата;
Разработка и изготовление нанопинцета с возможностью субмикронных манипуляций;
Разработка криоячейки для модификации нанокалориметра и его интеграции с другими приборами для анализа материалов;
Регистрация волны разрушения в ударно-сжатом стекле К8;
Синтез наночастиц полиметилметакрилата и получение плёночных структур фотонных кристаллов на их основе;
Система управления заданиями на суперкомпьютере: квантовохимические расчёты;
Спектральные свойства и плотность фотонных состояний холестерических фотонных жидких кристаллов;
Температурная зависимость глубины проникновения магнитного поля в гетероструктурах La1,65Sr0,45CuO4/La2CuO4 и органических сверхпроводниках каппа-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br;
Фазовые превращения в системе Mo-H при высоких давлениях и высоких температурах;
Физико-химические свойства смешанных проводников на основе диоксида церия, легированного лантаном и празеодимом;
Формирование ориентационной анизотропии и полярности в композициях из биополимеров и неорганических наночастиц;
Электронная структура и валентные состояния урана в кислородсодержащих соединениях.
Учебная работа. Состоялся 5-й выпуск факультета, особенностью которого явилось одновременное окончание обучения последним набором специалистов V курса по специальности «Физика» и первым набором бакалавров по направлению подготовки «Прикладные математика и физика». Дипломы специалиста получили 21 человек, в т.ч. 9 – с отличием; дипломы бакалавра – 9 человек, в т.ч. 6 – с отличием.
Состоялся 5-й набор студентов, желающих обучатся по программам трёхлетнего обучения французскому и немецкому языкам. Данные курсы проводятся на факультете и являются бесплатными для студентов.
Проведена I универсиада «Ломоносов» по фундаментальной физико-химической инженерии (Фестиваль инженерных проектов). Победители и призёры получили льготы при поступлении в магистратуру.
Аспирантура. Проведён 4-й приём в аспирантуру. Приняты 6 человек, все – выпускники факультета. Аспиранты стажировались в западноевропейских организациях, таких как European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble, France) и Institut de Sciences des Materiaux de Mulhouse (CNRS UMR 7361, France).
В организации учебного процесса принимают участие западноевропейские учёные.
Довузовская работа. Проведён второй набор слушателей-школьников 10–11 классов на платные очные подготовительные курсы. Подготовка ведётся по математике (ЕГЭ, ДВИ), физике (ЕГЭ, олимпиады, общая подготовка) и химии (ЕГЭ, олимпиады, общая подготовка). Задача курсов – повышение уровня общеобразовательной подготовки поступающих как в МГУ, так и в другие вузы; знакомство абитуриентов с программами вступительных экзаменов и условиями приёма в МГУ.
Впервые проведена олимпиада школьников «Ломоносов» по инженерным наукам.
Публикации. С участием студентов в отечественных и зарубежных научных журналах опубликовано 9 статей. Сделан 31 доклад на конференциях, симпозиумах и съездах, опубликованы тезисы докладов. По итогам выступления на конференциях студентами получены 2 диплома I степени, 1 диплом за лучшую научную работу и 2 диплома участника.