На главную
Українська English
ГлавнаяНАУЧНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯОТДЕЛ ФОТОХИМИИ

ОТДЕЛ ФОТОХИМИИ

Заведующий отделом – КУЧМИЙ Степан Ярославович

доктор химических наук, профессор, член-корреспондент НАН Украины

тел.: 38 (044) 525 66 62 факс: 38 (044) 525 66 62

e-mail: kuchmiy@inphyschem-nas.kiev.ua; stephan@ukr.net

Отдел фотохимии был создан в 1934 г. под руководством профессора Бориса Яковлевича Даина (руководитель отдела до 1971 г.) – ученика академика Л.В. Писаржевского. Б. Я. Даин начал исследования в области фотопереноса электрона, который является ключевой стадией естественного фотосинтеза и лежит в основе фотохимических окислительно-востановительных преобразований. Это направление было развито в роботах учеников Б. Я. Даина – Иосифа Иосифовича Дилунга (лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники и премии им. Л.В. Писаржевського НАН Украины, Заслуженный деятель науки и техники Украины, доктор химических наук, профессор, руководитель отдела фотохимии в 1971-1993 гг.), который исследовал явления фотопереноса электрона в системах при участии хлорофилла, красителей и ароматических соединений, а также Анатолия Ивановича Крюкова (лауреат Премии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины, доктор химических наук, профессор, в 1974-1993 гг. руководитель лаборатории фотохимии координационных соединений, со временем – лаборатории фотокаталитических реакций), который установил важную роль фотопереноса электрона в фотохимии координационных соединений, а также в фотокатализе, как гомогенном – при участии металокомплексов, так и гетерогенном – в присутствии кристаллов полупроводников.

r1

Основные направления исследований

  • фундаментальные и прикладные аспекты фотофизических, фотохимических и фотокаталитических процессов в светочувствительных системах, которые содержат наноразмерные частицы полупроводников, оксид графена и частично восстановленный оксид графена, а также разнообразные наноструктуры и нанокомпозиты на их основе;
  • поиск путей создания новых эффективных фото- та электролюминесцентных материалов, светочувствительных полупроводниковых наноструктурированных материалов для фотовольтаики, нелинейно-оптических сред на основе полимерных композитных материалов, наночастиц полупроводников и металлов, а также красителей.
  • разработка светочувствительных материалов для нужд полиграфии, радиоэлектронной и других областей промышленности.

Важнейшие результаты за последние годы

  • Обоснованы принципы дизайна эффективных фотокаталитических систем на основе полупроводниковых кристаллов, переносчиков электронов, сенсибилизаторов, катализаторов темновых стадий и др. Обобщены сведения о возникновении квантово-размерных эффектов в ультрадисперсных полупроводниках, их влияния на фотофизические, фотохимические и фотокаталитические свойства полупроводниковых нанокристаллов и наноструктур. Сформулированы фундаментальные основы нового направления в фотохимии полупроводников - нанофотокатализа. Выявлены общие черты нанофотокатализа и "классического" полупроводникового фотокатализа, а также существенные отличия этих явлений, обусловленные квантово-размерными эффектами в наночастицах полупроводников.
  • Разработаны способы синтеза наночастиц размером ~2 нм (квантовых точек) халькогенидов кадмия, которым присуща фотолюминесценция в видимом диапазоне спектра (400-650 нм) с квантовыми выходами 15-25%. Установлена возможность использования таких нанообъектов как электролюминофоров, излучающих видимый свет в широком спектральном диапазоне (500-700 нм) при приложении напряжения  выше 5-6 В.

r2ar2b

(а) Нормированные спектры поглощения (правая часть) и фотолюминесценции (левая часть) наночастиц CdS, CdSe и CdTe, стабилизированных полэтиленимином (ПЕІ). Вставка: фотолюминесценция пленки CdS-ПЕІ на стекле (фотолюминесценцию возбуждали светом с энергией кванта 3.55 еВ). (б) Спектр электролюминесценции квантовых точек (КТ) CdS-ПЕІ, инкорпорированных в макет светоизлучающего диода, схема которого представлена на вставке. Обозначение: ІTO – проводящее стекло, PEDOT:PSS – электропроводящий полимер,  Ca-Al – слой сплава кальция с алюминием.

  • С использованием новых электрохимических и фотокаталитических методов получены пленочные гетероструктуры ІTO/ZnО/CdS, которые проявляют существенно высшую фотоэлектрохимическую активность, чем аналогичные объекты, полученные с применением традиционных подходов их формирования.

r3

(а) Растровая электронная микрофотография пленки ZnО, электроосажденной на поверхности пластинки ІTO (на (б) – увеличенный фрагмент). (в) Фото пленок ІTO/ZnО/CdS, сформированных традиционным методом SІLAR (Successіve Іon Layer Adsorptіonand Deposіtіon) и полученных фотокаталитическим (ФК) осаждением сульфида кадмия. Слева направо: повышение количества осажденного CdS. (г) Хроноамперограммы, полученные в водном 0.1 моль/л растворе Na2S для пленок ІTO/ZnО/CdS-SІLAR и ІTO/ZnO/CdS-ФК с одинаковым количеством CdS

  • Установлено, что облучение коллоидного оксида графена (ОГ) УФ светом приводит к образованию частично-восстановленного ОГ (ЧВОГ). Гетероструктуры ОГ и ЧВОГ с наночастицами Ag, сформированные фотохимически при действии видимого света, проявляют электрокаталитические свойства в реакциях окисления CH3OH и CH2O кислородом.  Показано, что при взаимодействии графита и углеродных нанотрубок с частицами ОГ и ЧВОГ образуются стабильные водные коллоиды, причем количество солюбилизированных углеродных материалов тем больше, чем высшая степень предварительного фотохимического восстановления ОГ. Установлена возможность использования коллоидного ОГ как фотоинициатора полимеризации акриламида в водных растворах.

r4

(а) Атомно-силовая микрофотография и профиль шершавости частицы оксида графена. (б) Зависимость минимальной энергии электронного перехода в оксиде графена (Ebg) от продолжительности его облучения (t) в коллоидном растворе. Вставка: фото коллоидов оксида графена до облучения (левая часть) и после 60 мин облучения УФ светом в диапазоне 310-390 нм (правая часть). (в, г) Растровые электронные микрофотографии частиц графита (в) и углеродных нанотрубок (г), солюбилизированных в водных растворах частицами фотохимически восстановленного оксида графена.

  • Разработаны фотополимеризующиеся композиции, которые нашли практическое применение в технологиях изготовления защитных масок для плат печатного монтажа, лаков и защитных покрытий УФ-отверждения для отделки полиграфической продукции, трафаретных печатных форм.

Научные сотрудники отдела

Гранчак Василий Михайлович, ведущий научный сотрудник, доктор химических наук. Тел.: +38(044)5256712, факс: +38 (044)5256712, e-mail: granchakvm@ukr.net; granchak@inphyschem-nas.kiev.ua

Строюк Александр Леонидович, ведущий научный сотрудник, доктор химических наук.  Тел.: +38(044)5250270, факс: +38(044)5250270, e-mail: stroyuk@inphyschem-nas.kiev.ua; alstroyuk@ukr.net

Раевская Александра Евгеньевна, старший научный сотрудник, кандидат химических наук. Тел.: + 38(044)5250270, факс: + 38 (044)5250270, e-mail: alraevskaya@ukr.net

Швалагин Виталий Васильевич, научный сотрудник, кандидат химических наук. Тел.: + 38(044)5250270, факс: + 38 (044)5250270, e-mail: shvalagin@inphyschem-nas.kiev.ua

Список избранных публикаций

  • Строюк А.Л.,  Крюков А.И., Кучмий С.Я., Нанофотокатализ: физико-химические аспекты формирования коллоидных полупроводниковых фотокатализаторов // Сб. Химия, физика и технология поверхности. – 2009. – Вып. 15. – С.  215-245.
  • Строюк А.Л., Крюков А.И., Кучмий С.Я., Походенко В.Д. Полупроводниковые фотокаталитические системы для получения молекулярного водорода при действии видимого света // Теорет. и эксперим. химия. – 2009. - т. 45, № 4. – С. 199-222.
  • Stroyuk O.L., Dzhagan V.M., Shvalagin V.V., Kuchmiy S.Ya.  Size-dependent optical properties of colloidal ZnO nanoparticles charged by photoexcitation // J. Phys. Chem. C. – 2010. – v. 114, N 1. – P. 220-225.
  • Stroyuk O.L., Rayevska O.Ye., Kozytskiy A.V., Kuchmiy S.Ya. Electron energy factors in photocatalyticmethylviologen reduction in the presence of semi­conductor nanocrystals // J. Photochem. Photobiol. A. – 2010. – v. 210, N 2-3. – P. 209-214.
  • Stroyuk O.L., Kuchmiy S.Ya., Kryukov A.I., Pokhodenko V.D. Semiconductor catalysis and photocatalysis on the nanoscale. – Nova Science Publishers, Inc., New York. – 2010. – 183 р.
  • Раевская А. Е., Строюк А. Л., Гродзюк Г.Я., Кучмий С.Я., Джаган В.Н., Плюснин В.Ф.  Динамика излучательной рекомбинации носителей заряда в наночастицахCdS, стабилизированных полиэтилен-имином // Теорет. эксперим. химия. – 2010. – т. 46, № 5. – С. 265-270.
  • Rayevska O.E., Grodzyuk G.Ya., Dzhagan V.M., Stroyuk O.L., Kuchmiy S.Ya., Plyusnin V.F., Grivin V.P., Valakh M.Ya.  Synthesis and characterization of white-emitting CdS quantum dots stabilized with polyethylenimine // J. Phys. Chem. C. – 2010. – v. 114, N 51. – P. 22478-22486.
  • Bavykin D.V., Kulak A.N., Shvalagin V.V., Andryushina N.S., Stroyuk A.L. Photocatalytic properties of rutile nanoparticles obtained via low temperature route from titanate nanotubes // J. Photochem. Photobiol. A. – 2011. – v. 218, N 2-3. – P. 231-238.
  • Гродзюк Г.Я., Раевская А.Е., Строюк А.Л., Кучмий С.Я., Вортман М.Я., Лемешко В.Н., Шевченко В.В, Чертопалов С.В., Коломзаров Ю.В., Сорокин В.М. Оптические и электролюминесцентные свойствананочастиц CdS, стабилизированных гуанидинсодержащими дендримерами  // Теорет. и эксперим. химия. – 2011. – т. 47, № 6. – С. 346-352.
  • Строюк А. Л., Андрюшина Н.С., Щербань Н.Д., Ильин В.Г., Ефанов В.С., Янчук И.Б., Кучмий С.Я., Походенко В.Д. Фотохимические восстановление оксида графена в коллоидном растворе // Теорет. и эксперим. химия. – 2012. – т. 48, № 1. – С. 1-11.

Научно-технические разработки отдела

  • Фотополимеризующаяся композиция для изготовления трафаретных печатных форм с регенерацией ситового материала – "ФОТОКОМ –ТС".
  • Фотополимеризующаяся композиция для защитных масок печатных плат  –"МАСКОФОТ –ТП".