На главную
Українська English
ГлавнаяНАУЧНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯОТДЕЛ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

ОТДЕЛ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

  

ОТДЕЛ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ


Основатель отдела и заведующий отделом в 1970-2008 гг.:
Походенко Виталий Дмитриевич,
Почетный директор Института, академик НАН Украины,
иностранный член Российской академии наук, профессор, доктор химических наук
Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины,
03028, Киев -28, пр. Науки, 31, тел. (44 ) 525-66-67; факс (44 ) 525-62-16
e-mail: admini@inphyschem-nas.kiev.ua

Заведующий отделом:
Кошечко Вячеслав Григорьевич,
академик НАН Украины, профессор, доктор химических наук
Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского НАН Украины,
03028, Киев-28, пр. Науки, 31, тел.(44) 525-11-90, (44) 525-66-71; факс (44) 525-62-16
e-mail: admini@inphyschem-nas.kiev.ua

   Отдел свободных радикалов создан в 1970 году на базе отдела химического строения и реакционной способности (до 1934 г. – отдел электрохимии; 1934-1963 – отдел изотопов), который возглавлял выдающийся ученый физико-химик, Герой Социалистического труда, академик АН УССР А.И. Бродский (1895-1969). В 1970-2008 гг. отдел возглавлял академик НАН Украины В.Д. Походенко. С начала своего существования основные работы отдела были посвящены исследованиям электронного строения и свойств свободных радикалов и ион-радикалов разных классов; влияния их строения на магнитно-резонансные и спектральные характеристики, кинетику и механизм реакций с участием таких частиц; установлению закономерностей их электрохимического и фотохимического поведения. Основные результаты указанных научных исследований обобщены в монографиях: В.Д.Походенко "Феноксильные радикалы" (Киев, Наукова думка, 1969); В.Д.Походенко, А.А.Белодед, В.Г.Кошечко "Окислительно-восстановительные реакции свободных радикалов" (Киев, Наукова думка, 1978); В.Д.Походенко, Л.С.Дегтярев, В.Г.Кошечко, В.С.Куц "Проблемы химии свободных радикалов" (Киев, Наукова думка, 1984) и ряде обзорных статей.
   С середины 80-х годов отдел приступил к исследованиям в области физической химии электропроводящих полимеров – полисопряженых катион- и анион-радикалов, уникальные свойства которых, в частности, электрофизические, электрооптические и др., обусловили интерес к ним как объектов современного молекулярного материаловедения. Наряду с электропроводящими полимерами, в последнее время одним из направлений исследований отдела является физико-химия двухмерных структур – графенов, оксидов графена, MoS2 и др., а также функциональных нанокомпозитов на их основе.
 

vid7

Основные направления исследований

   Развитие научных основ физической химии органических электропроводящих полимеров и различных нанокомпозиционных материалов на их основе: разработка химических, электро- механо- и сонохимичних методов получения таких материалов с комплексом заданных функциональных свойств, изучение физико-химических, электрохимических, электрофизических, фотохимических свойств указанных материалов, их спектральных и магнитно-резонансных характеристик, установление закономерностей между составом, строением и свойствами таких систем с целью целенаправленного регулирования их функциональных характеристик. Физико-химия двухмерных структур – графенов, оксидов графена, MoS2 и др., а также функциональных нанокомпозитов на их основе.


Важнейшие результаты за последние годы

   Разработан ряд оригинальных химических, механохимических, электрохимических и других методов получения новых электропроводящих органических полимеров (ЭПП) на основе полианилина, полипиррола, политиофена, полифениленвинилена и др., установлены тонкие детали процессов химического и электрохимического допирования/дедопирования ЭПП, осуществлен поиск новых допантов ЭПП, исследовано влияние природы органического растворителя на физико-химические свойства ЭПП; изучены их физико-химические, электрохимические, электрофизические, фотохимические свойства, магниторезонансные и спектральные характеристики.

 Fl-ru-10cm


Люминесцентные нанокомпозиты на основе поли [2-метокси-5 (2'-этилгексилокси) -п-фениленвинилена] (MEH-PPV) и МСМ-41.

   Разработаны новые методы создания наноструктурированных ЭПП и оригинальных нанокомпозитов на их основе с различными неорганическими соединениями с привлекательными физико-химическими, электрофизическими и оптическими свойствами – перспективных материалов для использования в химических источниках тока, топливных элементах, суперконденсаторах, светоизлучающих диодах, сенсорах и т.д.; обоснована возможность целенаправленного управления функциональными свойствами таких материалов за счет структурирования ЭПП на наноразмерном уровне. В частности, разработаны принципиально новые гибридные трехкомпонентные нанокомпозиты типа гость-хозяин на основе слоистых оксидов переходных металлов, где в межслоевом пространстве наночастиц неорганической компоненты одновременно находятся макромолекулы полимеров с различным типом электропроводности – электронной и ионной. Найдено, что механохимически полученные нанокомпозиты типа хозяин-гость на основе ЭПП и оксидов переходных металлов значительно превышают по стабильности циклирования заряда-разряда в литиевых аккумуляторах нанокомпозиты типа ядро-оболочка, что связано с пиларированием макромолекулами электропроводящих полимеров слоев оксида.

Electrochem12cm Electrochem-2_12cm

Трехкомпонентные гибридные нанокомпозиты типа гость-хозяин - катодные материалы для литиевых аккумуляторов

   На основе электропроводящих полианилина и полипиррола созданы нанокомпозиционные электрокатализаторы восстановления кислорода, которые благодаря совокупности и взаимному влиянию каталитического действия различных составляющих компонент (электропроводящий полимер, гетерополикислоты, оксид переходного металла, наноразмерные платина или палладий, фермент), способны к стабильному функционированию в различных электролитах, что открывает возможности для использования их в водородно-кислородных топливных и металл-воздушных элементах.
   Разработаны научные подходы и получен новый класс люминесцентных гибридных нанокомпозитов на основе полупроводниковых сопряженных полимеров поли(2-метокси, 5-(2'-этилгексилокси)-п-фениленвинилена и др. и мезопористых оксидов металлов (кремния, титана и др.), в которых возможно контролировать межцепные взаимодействия в сопряженном полимере. Ограничующее влияние неорганической матрицы дает возможность целенаправленного регулирования фотолюминесцентных свойств таких материалов.
   Получен ряд новых материалов на основе ЭПП для сенсорных систем; изучен механизм воздействия на них различных органических и неорганических аналитов; впервые созданы многоканальные массивы миниатюрных хеморезистивних полимерных сенсоров на основе систем растровых электродов с чувствительными слоями ЭПП, которые способны разделять полярные и неполярные/малополярные органические растворители.
   Разработаны эффективные механохимические методы получения графена непосредственно из графита и оксида графена с различной степенью окисления в отсутствии агрессивных сред.



Научные связи

Отделом проводятся совместные научные исследования с рядом научных центров Украины (Институт физики полупроводников НАН Украины, Институт физики НАН Украины, Институт биохимии НАН Украины, Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киевский Национальный университет им. Т. Шевченко и др.).
Отдел поддерживает тесные связи по обмену научной информацией, обсуждению развития тех или иных научных направлений с учеными Института физической химии и электрохимии РАН, Института органической химии РАН, Института химической физики РАН, Института проблем химической физики РАН и рядом других институтов РАН, а также с рядом научных учреждений западных стран: Испании (Institute of Materials Science, Barcelona), Франции (d'Angers University, Anger), Великобритании (Institute of Bioscience and Technology, Cranfield University, Bedfordshire) и др.
Совместно с лабораторией электроорганических реакций Института в 1995-1997 гг. отделом успешно проводились совместные научные исследования в рамках программы РЕСО с ведущими научными центрами Франции, Великобритании, Германии, Испании, Португалии, Италии, Нидерландов, Бельгии, Венгрии, Чехии и России (грант ERBCIPDCT940617 "Селективные процессы и катализ включая малые молекулы") в 1997-2000 гг. – по проекту INTAS - Ukraine 95-0214 "Фундаментальные основы преобразования химической энергии атмосферного кислорода в электрическую энергию с применением электропроводящих полимеров и других перспективных катализаторов" (с учеными Германии, Швейцарии, Австрии, России и Украины); 2004 - 2007 гг. по проекту Научно-технологического центра Украины (НТЦУ) (грант НТЦУ 2045 "Создание источников тока на основе новых электропроводящих композиционных полимерных материалов и электролитов"). В 2006-2007 гг. отделом проведены исследования в рамках совместного проекта НАН Украины - CNRF (Франция) "Механохимия электропроводящих полимеров и гибридных нанокомпозитов: "зеленый" синтез, физико - химические свойства, применение" (с учеными d'Angers University, Anger, Франция). Совместно с лабораторией электроорганических реакций Института и учеными Франции (Университет Париж XII), Португалии (Университет Коимбры), Северной Ирландии (Королевский Университет Белфаста), Италии (Университет Милана, Университет Венеции) и других стран в 2003-2009 гг. проводились скоординированные фундаментальные исследования в рамках международного проекта "Green Organic Electrochemistry" Европейской программы COST-29. С 2012 г. отделом проводятся исследования в рамках совместного проекта НАН Украины – РФФИ (Россия) "Физико-химические основы создания гибридных нанокомпозитов графена и интерполимерных комплексов электропроводящих полимеров различного функционального назначения" (с учеными Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Россия).
На коммерческой основе в 1996-1997 гг. отделом проведены научно-исследовательские работы по специальному применению электропроводящих полимеров с компанией Thomas De La Rue Limited (Великобритания), а в 2007 году по разработкам отдела и лаборатории электроорганических реакций Института совместно с корпорацией General Motors (США) проведены научно-исследовательские работы по созданию новых нанокомпозиционных материалов для литиевых источников тока, результаты которых составили предмет патента США (O.Yu. Posudievsky, O.A. Kozarenko, V.S. Dyadyun, V.G. Koshechko, S.W. Jorgensen, V.D. Pokhodenko. Hybrid two- and three-component host-guest nanocomposites and method for manufacturing the same. US Patent No. 8,148,455 B2.).


Научные сотрудники отдела

Посудиевский Олег Юльевич, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел. (044) 525-66-72, e-mail: posol@inphyschem-nas.kiev.ua, oleg_posudievsky@hotmail.com

Курись Ярослав Иванович, кандидат хімічних наук, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, тел. (044) 525-75-77, e-mail: kurys@inphyschem-nas.kiev.ua

Конощук Наталья Владимировна, кандидат химических наук, научный сотрудник, тел. (044) 525-67-51,   e-mail: n_konos@inphyschem-nas.kiev.ua

Козаренко Ольга Андреевна, кандидат химических наук, научный сотрудник,, тел. (44) 525-75-77,   e-mail: kozarenko-olga@ukr.net

Список избранных публикаций 

1. Нанокомпозиційні каталізатори на основі електропровідних полімерів для паливних елементів / Я.І. Курись, О.С. Додон, В.Г. Кошечко, В.Д. Походенко // Фундаментальні проблеми водневої енергетики / за ред. В.Д. Походенка, В.В. Скорохода, Ю.М. Солоніна. – Київ, “КІМ”. – 2010. – С. 385-408.

2. O.Yu. Posudievsky, O.A. Goncharuk, R. Barillé, V.D. Pokhodenko. Structure–property relationship in mechanochemically prepared polyaniline // Synth. Met. – 2010. – v.160. – №5-6. – Р.462–467.

3. O.Yu. Posudievsky, O.A. Goncharuk, V.D. Pokhodenko. Mechanochemical preparation of conducting polymers and oligomers // Synth. Met. – 2010. – v.160. – №1. – P.47–51.

4. O.Yu. Posudievsky, O.A. Kozarenko. Effect of monomer/oxidant mole ratio on polymerization mechanism, conductivity and spectral characteristics of mechanochemically prepared polypyrrole // Polym. Chem. – 2011. – Vol. 2, №1. – P. 216–220.

5. O.Yu. Posudievsky, N.V. Konoschuk, A.L. Kukla, A.S. Pavluchenko, Yu.M. Shirshov, V.D. Pokhodenko. Comparative analysis of sensor responses of thin conducting polymer films to organic solvent vapors // Sensors and Actuators B. – 2011. – Vol. 151, № 2. – P. 351–359.

6. Н.В. Конощук, В.Д. Походенко. Влияние гетерополикислот типа кеггина на перенос заряда в гибридных нанокомпозитах TiO2/органический сопряженный полимер (MEH-PPV) // Теорет. и эксперим. химия.- 2011.- Т. 47, №3.- С. 161-167.

7. O.Yu. Posudievsky, O.A. Kozarenko, V.S. Dyadyun, S.W. Jorgensen, J.A. Spearot, V.G. Koshechko,

V.D. Pokhodenko. Characteristics of mechanochemically prepared host-guest hybrid nanocomposites of vanadium oxide and conducting polymers // J. Power Sources. – 2011. – Vol. 196, № 6. – P. 3331–3341.

8. O.Yu. Posudievsky, O.A. Kozarenko, V.S. Dyadyun, S.W. Jorgensen, J.A. Spearot, V.G. Koshechko, V.D. Pokhodenko. Effect of host–guest versus core–shell structure on electrochemical characteristics of vanadium oxide/polypyrrole nanocomposites // Electrochim. Acta. – 2011. – Vol. 58. – P. 442–448.

9. Я.И. Курысь, Е.С. Додон, Е.А. Уставицкая, В.Г. Кошечко, В.Д. Походенко. Электрокаталитические свойства нанокомпозитов на основе электропроводящих полимеров и диоксида титана в процессе восстановления кислорода // Электрохимия. – 2012.- Т. 38, № 11.

10. O.Yu. Posudievsky, O.A. Khazieieva, V.G. Koshechko, V.D. Pokhodenko. Preparation of graphene oxide by solvent-free mechanochemical oxidation of graphite // J. Mater. Chem. – 2012. – Vol. 22. – P. 12465.

11. O.Yu. Posudievsky, O.A. Kozarenko, V.S. Dyadyun, V.G. Koshechko, S.W. Jorgensen, V.D. Pokhodenko. Hybrid two- and three-component host-guest nanocomposites and method for manufacturing the same. US Patent No. 8,148,455 B2.

Научно-технические разработки отдела


 1. Широкий ассортимент электропроводящих безметальних органических полимеров в виде порошков, растворов и пленок различного функционального назначения.
 

2. Наноструктурированные функциональные материалы на основе органических электропроводящих полимеров и их композитов для химических источников тока, суперконденсаторов, оптоэлектроники, сенсорики и других сфер применения.
 

3. Новые апротонные органические электролиты для литиевых химических источников тока с улучшенными эксплуатационными характеристиками.