Структура КарНЦ РАН

Лаборатория физико-химических исследований наноматериалов

Лаборатория организована 15 февраля 2008 года на базе группы физико-химии углерода лаборатории шунгитов. В 1993 года были начаты и постоянно расширялись физико-химические исследования наноуглерода шунгитов, фуллеренов и их производных, выделены и охарактеризованы основные структурные элементы (менее 1 нм) шунгитового углерода. Эти работы были поддержаны грантами РФФИ 1994-1996; 1999-2001; 2002-2005, Министерства науки и технологии в рамках программы «Фуллерены и атомные кластеры» 1995-1997 гг., грантом Шведской Академии наук 2000-2002 гг. Проводилась совместная работа с отделом молекулярного инженеринга университета Киото, Япония: «Фуллереновые структуры в шунгитовом углероде» в 2002-2004, правительством Японии был поддержан проект МНТЦ №2769, в котором Институт геологии был ведущей организацией, в 2004-2006, МинЭконом Развития РК поддержало проекты в 2006, 2007 гг.

Полученные результаты дали возможность проведения совместных исследований в области физической химии наноуглерода, биомедицины и создания новых материалов на основе наноуглерода, используя уникальное оборудование и передовые научные технологии в России и за рубежом.

Основная тематика лаборатории направлена на решение общей для наноматериалов проблемы активации и стабилизации наночастиц и задачи увеличения прочности и долговечности материалов с использованием наноуглерода. Взаимодействие наноуглерода с водой и механизмы устойчивости водных дисперсий наночастиц углерода - важная фундаментальная задача, изучение которой необходимо для биомедицинских применений наноуглеродных материалов, решения экологических и технологических проблем, связанныхе их использованием. Эти исследования проводятся в содружестве с Институтом биологии КарНЦ РАН, химическим факультетом МГУ, ОИЯИ г. Дубна, ГНЦ РФ Физико-энергетическим институтом г. Обнинск, ИВС РАН г. С-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. С-Петербург, NanoCarbon Research Institute, Япония. Полученные результаты включены в важнейшие научные достижения РАН в 2006 и 2007,2008,2009 гг.

Создание новой лаборатории поддержали химический факультет МГУ, Лаб. Нейтронной физики им.И.М. Франка ОИЯИ, ИВС РАН. В составе лаборатории два научных консультанта д.х.н., проф. М.В. Коробов (МГУ), д-х.н. А.В.Грибанов (ИВС РАН). В научно-исследовательских работах лаборатории активное участие принимают студенты кафедры геологии и геофизики Петрозаводского государственного университета.

Основные направления научных исследований

Работа проводится по научно-исследовательской теме №150 «Активация и стабилизация

наноструктурных элементов шунгитового углерода в системах различной полярности»
Сроки выполнения: I кв. 2008 IV кв 2012.

По грантам SI Visby project 00996/2008 "Nonosized carbon-based materials as perspective catalysts", 2008-2010. Совместно с химфаком МГУ и Linkoping University, Sweden;

ОНЗ PAH-5 «Графеновые наночастицы в шунгитах: способы получения, влияние на физико-химические свойства высокоуглеродистых шунгитовых пород», 2009-2011 гг.

Совместно с институтом биологии КарНЦ РАН "Механизм взаимодействия гидратированных

фуллеренов, их полимерных пленок и пленок фуллереноподобных структур шунгитового углерода с

биомембранами", гранта РФФИ-08-04-98825

Основные результаты деятельности

Получены устойчивые водные дисперсии наночастиц фуллеренов, наноалмаза, шунгитового углерода (ШУ). Впервые примененные нейтронно-физические методы позволили установить двухуровневую пористую структуру ШУ в диапазоне 1-100 нм. Поры на втором уровне обладают внутренней фрактальной структурой из частиц углерода менее 1 нм - основной структурной единицей ШУ.

Показана общая двухуровневая структурная организация наноуглерода, конденсированного из водных дисперсий. Сформулированы критерии устойчивости коллоидных растворов наноуглерода, заключающиеся в образовании молекулярных комплексов с водой и «нанослоя», определяемого наличием фуллереновых оболочек или фрагментов этих оболочек. Непланарные фрагменты ШУ в форме чашечки размером 0.4-0.7 нм легко переходят в водную дисперсию за счет диполь-дипольного взаимодействия с водой. Отсутствие в растворах фуллеренов непланарных графеновых фрагментов обуславливает различные механизмы стабилизации водных дисперсий фуллеренов и ШУ.

Сотрудники

вр.и.о. заведующего, д.х.н.
Ковальчук Анна Аркадьевна
младший научный сотрудник
Пронькина Любовь Альбертовна
ст. химик
научный сотрудник, к.х.н.
Садовничий Роман Васильевич
младший научный сотрудник

Контактная информация

Официальное название: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии Карельского научного центра Российской академии наук
Адрес: 185910, г. Петрозаводск, ул. Пушкинская, д.11, ИГ КарНЦ РАН
Страница в интернете: http://igkrc.ru/laboratorija-fiziko-himicheskih-issledovanij-nanouglerodnyh-materialov/