Ученые лабораторий химии технеция и анализа радиоактивных элементов ИФХЭ РАН впервые синтезировали комплексное соединение технеция с трихлоруксусным ангидридом, определили его структурную формулу и ряд физико-химических свойств.

Специалисты ИФХЭ РАН с коллегами из РХТУ имени Д. И. Менделеева, ИСПМ РАН и ИНЭОС РАН исследовали валентную таутомерию в монослоях бис-фталоцианиновых комплексных соединений европия и самария на границе раздела воздух-вода. Впервые с помощью одновременной регистрации оптических спектров поглощения и XANES-спектров были доказаны перенос электрона с лиганда на центральный атом металла при формировании монослоя и обратный перенос электрона с центрального атома на лиганд — при сжатии монослоя. Также впервые выявлена и стимулирующая роль рентгеновского излучения в таких процессах. Технология может стать основой для «молекулярных компьютеров» и адаптивных покрытий, реагирующих на излучение.

Ученые ИФХЭ РАН с коллегами из Федерального Кольского научного центра, МГУ, РУДН и МХТУ имени Д. И.Менделеева впервые синтезировали восемь комплексных соединений (солей аммония с тетраэдрическим моноанионом) с краун-эфирами в качестве лигандов и исследовали их кристаллическую структуру. Эксперименты проводились с технецием, рением, осмием и хромом в роли центральных атомов.

Исследователи лаборатории поверхностных явлений в полимерных системах ИФХЭ РАН с коллегами из ИБХФ РАН и НИЯУ МИФИ показали, что флуорофор сульфоцианин-3, привитый на сферическую плазмонную наночастицу с золотым ядром и органокремнеземной оболочкой толщиной 14 нанометров, благодаря плазмонному усилению флуоресценции светится до восьми раз ярче, чем чистый флуорофор. Если оболочка относительно тонкая (четыре нанометра), напротив, происходит тушение, и флуорофор светит слабее. Изменение толщины оболочки вокруг золотого ядра позволяет управлять эмиссией флуорофора. Полученные данные имеют большое значение для создания материалов с управляемой флуоресценцией, например, для биомаркеров или оптических наноустройств.

Ученые ИФХЭ РАН вместе с коллегами из ИГЕМ РАН и МХТУ имени Д. И.Менделеева показали, что после лазерной ионизации методом MALDI образца рений-содержащей руды из фумарольных полей вулкана Кудрявый (остров Итуруп, Россия) масс-спектрометрический детектор зафиксировал кластерные образования сульфидов рения, содержащие до 10 атомов металла. Идентификация соединений проводилась с помощью разработанной в ИФХЭ РАН программы для подбора вероятных брутто-формул для серий сигналов, зарегистрированных в ходе масс-спектрометрического эксперимента.

Ученые лаборатории сорбционных процессов ИФХЭ РАН разработали технологию синтеза монолитного углеродного адсорбента с развитой микро-мезопористой структурой для использования в криогенных условиях. Одно из возможных применений нового материала — улавливание паров сжиженного природного газа в системах криогенного хранения и транспортировки. Эксперименты показали, что новый адсорбент вблизи температуры кипения метана вмещает до 380 литров газа на литр системы хранения. Это больше, чем при тех же условиях запасают известные перспективные сорбенты.

Ученые лаборатории химии технеция и лаборатории анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН отметили, что в органических солях рениевой кислоты, анионы которых взаимодействуют между собой (атом рения одного перрената находится настолько близко к атому кислорода соседнего аниона, что они оказывают воздействие друг на друга), фазовые переходы происходят реже, чем в солях, где такого взаимодействия нет. Это первый пример связи анион-анионных межмолекулярных взаимодействий с физическими свойствами соединений.

В группе радиоэкологии и биогеотехнологии лаборатории химии технеция и лаборатории анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН разработан способ иммобилизации технеция в цементной матрице за счет добавления диэтилдитиокарбамата натрия. В результате происходит поэтапное восстановление технеция до малорастворимого диоксида. В этой форме технеций может длительное время оставаться стабильным в цементном компаунде.

Ученые лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН синтезировали и продемонстрировали исключительную эффективность пиразин-аннелированного порфирина в качестве фотокатализатора для аэробного гомогенного окисления органических сульфидов. Использование чрезвычайно малого количества пиразинопорфирина обеспечивает полную конверсию большинства сульфидов в растворителях с добавлением метанола. Это открывает широкие перспективы для производства лекарств.

Ученые ИФХЭ РАН исследовали фотокаталитические возможности новых субфталоцианиновых красителей, синтезированных коллегами из Ивановского государственного химико-технологического университета. Показано, что субфталоцианины под действием света эффективно генерируют активные формы кислорода, что позволяет осуществлять селективное окисление органических сульфидов до сульфоксидов. С реакции окисления сульфидов до сульфоксидов начинаются многие процессы в фармацевтике, поскольку сульфоксидные фрагменты входят в состав целого ряда природных биологически-активных веществ, используемых на начальном этапе синтеза лекарств. Новые субфталоцианины проявили выдающуюся фотостабильность в присутствии кислорода в органических растворителях, что позволяет использовать этот класс соединений как катализаторы для гомогенного окисления различных субстратов.

Ученые лаборатории структурно-морфологических исследований ИФХЭ РАН изучили влияние плазмохимической обработки на адгезионные взаимодействия на границе раздела моноволокна и матрицы для полимерных композитов, армированных углеродным волокном. Представленные в работе подходы к измерению адгезионных свойств на межфазной границе позволяют получать истинные значения прочности в элементарной ячейке, не делая при этом поправку на технологические или конструктивные особенности производства материалов. Знание истинной прочности в элементарной ячейке имеет фундаментальное значение при разработке связующих и проклеивающих композиций для полимерных композитных материалов и дает возможность разрабатывать материалы с заданными физико-механическими свойствами.

Ученые лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН показали, что полипротеин Gag вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) при взаимодействии с липидной мембраной (моделью оболочки живой клетки) действует подобно поверхностно-активному веществу, уменьшая поверхностное натяжение мембраны. В результате вблизи области контакта полипротеина Gag с мембраной образуется дополнительный липидный материал, который необходим для формирования новой вирусной частицы в инфицированной клетке. Работа предлагает уникальный физико-химический подход к изучению вирусов и объясняет механизм, с помощью которого вирусные частицы могут формировать свою липидную оболочку при размножении внутри организма человека.

Ученые лаборатории радиационного контроля и экологических проблем обращения с радиоактивными и токсичными отходами ИФХЭ РАН исследовали диффузионно-сорбционные характеристики глинистых материалов, которые используются для создания защитных барьеров при изоляции радиоактивных отходов (РАО). Впервые были выявлены закономерности поровой диффузии из растворов различного солевого состава для ряда радиоактивных элементов. Результаты работы не только дополняют теоретические представления о геохимических процессах миграции техногенных радионуклидов, но и могут быть использованы для обоснования радиационной безопасности инженерных объектов.

Ученые лаборатории окисления и пассивации металлов и сплавов ИФХЭ РАН завершили систематическое исследование ингибирования стали пирокатехином. Измерения проводились методом электрохимической импедансной спектроскопии. Выяснилось, что ингибирующее действие пирокатехина в основном связано с образованием прочных адсорбционных пленок на поверхности стали, которые защищают металл даже при его переносе в раствор без ингибитора. Оптимальная концентрация, обеспечивающая длительный защитный эффект, согласно результатам этих экспериментов, составляла пять граммов на литр пирокатехина.

Ученые лаборатории структурно-морфологических исследований ИФХЭ РАН изучили фазовые равновесия, взаимодиффузию и структуру неотвержденной смеси из трех компонентов: эпоксидного олигомера, активного разбавителя алкилглицидилового эфира и полисульфона (термопластичного полимера, добавляемого для увеличения трещинностойкости системы). Экспериментально методом оптической интерферометрии построены тройные фазовые диаграммы в диапазоне температур от 40 до 180 градусов и рассчитаны термодинамические параметры смешения. На фазовых диаграммах определены критические точки и области, в которых смесь обладает гомогенными и гетерогенными свойствами. Полученная информация необходима для определения концентрационных диапазонов, определяющих конечный тип фазовой структуры отвержденной композиции. Это позволит технологам регулировать структуру материала (матрица-дисперсия, взаимопроникающие фазы или инвертированная матрица дисперсия) на основании информации о смешении компонентов, не прибегая к скрининговым рутинным экспериментам.

В лаборатории процессов в химических источниках тока ИФХЭ РАН разработали две новые электрохимические системы для натрий-ионных аккумуляторов: первая с положительным электродом на основе ферроманганофосфата натрия и отрицательным электродом на основе наностержня из фосфида германия-кобальта, вторая — с положительным электродом на основе ванадофосфата натрия, легированного железом, и отрицательным электродом на основе того же наностержня.

Ученые лаборатории электронно-лучевой конверсии энергоносителей ИФХЭ РАН совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета и Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН впервые доказали, что электронно-лучевая обработка мутагенных органических соединений с сопряженными связями приводит к полному устранению мутагенности.

В лабораториях химии технеция и анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН синтезировали и изучили десять соединений технеция (+5) с пиразином, содержащие алкоксильные фрагменты — присоединенные через атом кислорода углеводородные цепочки разной длины, от CH3 до С10Н21. Ученые хотели проследить, как длина углеводородного заместителя влияет на стабильность и межмолекулярные взаимодействия внутри кристалла, который считается модельным материалом для изучения радиофармпрепаратов.

В лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН и лаборатории анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН синтезировали и изучили перренат и пертехнетат гистидиния — соединения тетраоксидоаниона рения или технеция с гистидиновой аминокислотой. Для технеция это второе известное соединение с такой аминокислотой. Выяснилось, что в обоих случаях образовывается трехзарядный молекулярный ион. Для соединения рения обнаружен новый подтип анион-анионного взаимодействия между карбоксилатной группой гистидиния и атомом рения в составе перренат-аниона.

Ученые лаборатории сорбционных процессов ИФХЭ РАН исследовали способность углеродного ксерогеля адсорбировать природный газ метан при докритических температурах. Выяснилось, что пористая структура этого адсорбента иерархическая и состоит из микро, мезо- и макропор. Измерения адсорбции показали, что благодаря эффекту капиллярной конденсации в мезопорах в одном кубическом метре ксерогеля можно запасти беспрецедентное количество природного газа, около 540 кубометров. Использование дополнительных адсорбирующих модулей для сбора избыточных паров повысят безопасность, экологичность и эффективность хранения сжиженного газа.