На главную
Русский English
ГоловнаНаукові підрозділиВІДДІЛ ФІЗИКО-НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ2008

ВІДДІЛ ФІЗИКО-НЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ2008

Завідувач відділу - МАНОРИК Петро Андрійович

Доктор хімічних наук, старший науковий співробітник

Проспект Науки, 31 м. Київ 03039 Україна

Інститут фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського НАН України

тел./факс:+38 (044)525-66-64

e-mail: lizabeth@svitonline.com

 Відділ було створено в 1961 р. в складі  Інституту загальної та неорганічної хімії ім. В.О.Вернадського АН УРСР академіком АН УРСР К.Б.Яцимирським. В 1969 р. відділ, очолюваний академіком К.Б.Яцимирським, перейшов до Інституту фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського АН УРСР. З 1985 по 1996 рр. його очолював д. х. н. О.П.Філіппов. З початку свого існування роботи відділу були присвячені дослідженням складу, стійкості, будови, реакційної здатності різних класів координаційних сполук, вивченню спектрів та електронної будови комплексів d-металів та лантаноїдів, розробці та використанню кінетичних методів в хімічному аналізі, дослідженням кінетики і механізмів швидких реакцій. З початку 70 років у відділі розгорнуто систематичні дослідження у галузі біонеорганічної хімії, в тому числі координаційних сполук з різними класами біолігандів, з макроциклічними лігандами, основами Шифа тощо, сполук, що зв`язують молекулярний азот, кисень, коливальних реакцій тощо. Основні результати даних наукових досліджень узагальнені більш як в 20 монографіях.

З початку 90-х років відділ розпочав дослідження у галузі синтезу та вивченні фізико-хімічних характеристик гетерогенних систем, які утворюють координаційні сполуки або композиційні матеріали на їх основі, дослідження гетерогенних реакцій за їх участю, синтезу та дослідження багатоядерних координаційних сполук, дисперсних пористих матеріалів, розробки п`єзорезонансних сенсорів на екологічно важливі малі молекули та методів й засобів їх тестування, неруйнівних методів контролю герметичності, синтезу та дослідження нових матеріалів для сучасної техніки та технології.

 Основні напрямки досліджень

  • Молекулярний дизайн моноядерних, гомо-, гетерополіядерних одноріднолігандних та різнолігандних координаційних сполук, їх спрямований синтез, дослідження їх складу, будови, редокс- та сенсорних властивостей, розробка шляхів їх використання як компонентів чутливих покриттів оптичних та п'єзоелектричних сенсорів для визначення парів води, аміаку, вуглеводнів, як прекурсорів для одержання мезопористих матеріалів (ТiO2 , SiO2), композитів та  високовпорядкованих плівок;
  • вивчення пористості та сорбційних властивостей металоорганічних каркасів на основі макроциклічних комплексів перехідних металів, ароматичних карбоксилатів та поліоксометалатів;
  • синтез та дослідження гетерогенних систем, включаючи композити, що містять функціоналізовані ліганди або координаційні сполуки, дослідження кінетики та механізмів гетерогенних реакцій за їх участю;
  • спрямований синтез та дослідження дисперсних пористих матеріалів (сорбентів, фотокаталізаторів, каталізаторів) та розробка підходів щодо формування впорядкованих плівкових мезопористих нанокомпозитів на основі диоксидів титану та кремнію;
  • розробка методів та підходів щодо дослідження  гетерогенних реакцій в системах тверде тіло – газ, розробка складу та структури нових матеріалів для чутливих покриттів сенсорів на  екологічно важливі малі молекули.

  Найважливіші результати за останні роки

Синтезовано нові різнолігандні гетеро- та гомоядерні комплекси кобальту, нікелю, міді, цинку та деяких лантаноїдів з амінополікарбоксилатами, оксикислотами, карбоновими кислотами, похідними піридину, фенілену; досліджено їх склад, будову, редокс-поведінку.  Встановлено закономірності впливу складу та будови цих комплексів, слабких міжлігандних взаємодій на сенсорні характеристики (чутливість, селективність, час відгуку та релаксації) в їх гетерофазних взаємодіях з молекулами гідразину, аміаку, води, вуглеводнів. Склад чутливих покриттів захищено патентами.

Розроблено нові підходи щодо створення високоефективних фотокаталізаторів для одержання водню на основі наноперіодичного мезопористого диокисду титану. Запропоновано використання макроциклічних координаційних сполук в якості темплатів для золь-гель-синтезу мезопористого диоксиду титану. Показано, що одержані зразки мезопористого TiО2, які характеризуються високим вмістом нанорозмірного анатазу, питомою поверхнею до 100 м2/г і діаметром пор до 16 нм та проявляють високу фотокаталітичну активність в реакції виділення молекулярного водню з водно-спиртових розчинів.  Синтезовані шляхом хімічного та фотохімічного відновлення напівпровідникові наноструктурні композити TiO2/Ni працюють за принципом „два в одному” (без каталізатора темнової стадії Pd/SiO2) і демонструють високі квантові виходи (γ=0,4-0,5). За показниками фотохімічної активності синтезовані зразки мезопористого TiO2 значно перевищують активність раніше описаних в літературі і комерційного Degussa P-25.

Розроблено, виготовлено, випробувано і захищено патентами універсальні засоби швидкої аварійної герметизації локально ушкоджених стінок сталевих резервуарів і трубопроводів, що перебувають під надлишковим тиском  екологічно небезпечних  продуктів. Застосування таких засобів гарантує швидке і надійне блокування витоків небезпечних продуктів в довкілля і, таким чином, уникнення забруднення довкілля, запобігання втратам продуктів.

Розроблено новий метод - метод п'єзокварцового мікрозважування (ПКМЗ) в неоднорідному магнітному полі (НМП), який ґрунтується на лінійній залежності змін мас-частотних характеристик в НМП п’єзокварцевого резонатора (ПКР) з нанесеним на поверхню його електродів матеріалом (масою 10-6 - 10-7 г) в залежності від магнітних властивостей матеріалу, зконструйовано та виготовлено лабораторний експериментальний пристрій для вимірювань методом ПКМЗ в НМП. Оскільки величини відгуків ПКР для різних магнетиків у НМП істотно відрізняються від величин відповідних відгуків за відсутності поля, було запропоновано використовувати цю відмінність для визначення магнітних властивостей тонких шарів або плівок матеріалів  різної природи, або спостерігати за їх змінами у часі в присутності НМП. Конструкцію пристрою захищено патентами.

Одержано чутливі покриття п’єзорезонансних сенсорів на основі різнолігандних моноядерних та гетероядерних комплексів  Зd-металів або їх композитів (ТiO2/комплекс, SiO2/комплекс) для визначення парів води, аміаку, вуглеводнів.

Розроблено умови темплатного золь-гель синтезу і встановлено параметри процесів виготовлення тонких,прозорих мезопористих плівок на основі діоксидів кремнію і титану  з різною геометрією пор.  Розроблена ІЧ- спектроскопічна методика контролю структурування плівок.

Проведено дослідження можливостей створення  функціональних нанокомпозитів на основі квазіаморфних мезопористих плівок  оксидів  кремнію і титану та гостевих структур. Розроблено методики   виготовлення композитних структур на основі тонких плівок діоксидів та гостевих структур. Одержані гібридні структури на основі мезопористих плівок катіонних барвників і рідких кристалів (спільно з ІФ НАНУ), показана можливість запису на таких композитах стаціонарних голограм.

З метою створення нових матеріалів, здатних акумулювати малі газоподібні молекули, зокрема молекулярний водень, отримано нові пористі кристалічні сполуки на основі азамакроциклічних комплексів нікелю(ІІ) і міді(ІІ) та ароматичних карбоксилатів і показано, що в залежності від хімічної будови складових розміри пор в їх решітках змінюються в діапазоні від 4 до 15 Å. Встановлено, що синтезовані сполуки стехіометрично взаємодіють з газоподібним аміаком, перебуваючи як у гідратованому, так і в дегідратованому стані. Для деяких з них характерна висока сорбційна ємність, що складає до 40 молекул аміаку на формульну одиницю комплексу. Перспективною особливістю даних комплексів є те, що вони, на відміну від більшості відомих сорбентів, взаємодіють з аміаком навіть у відсутності парів води. Показано, що синтезовані комплекси проявляють сорбційні властивості до інших полярних молекул (метанол, етанол, ацетонітрил), причому термодинамічні і кінетичні особливості їх поведінки суттєво залежить від хімічного складу.

 Наукові зв´язки

Інститут фізики Литви (проф. Л.Валкунас).

Центр мікробіології та біології пухлин Каролінського Інституту (Швеція Стокгольм, проф.О.Кашуба).

Технічний університет Джорджії.

 Наукові співробітники відділу

Барна Андрій Володимирович,  кандидат хімічних наук, тел. 38(044)525 25 70.

Гавриш Сергій Павлович,  кандидат хімічних наук,тел. 38 (044) 525 25 70.

Гребенніков Володимир Миколайович, кандидат хімічних наук, тел: 38(044)525 66 50.

Ермохіна Наталія Іванівна, кандидат хімічних наук,  тел: 38(044)525 66 50.

Лампека Ярослав Дмитрович, доктор хімічних наук, професор,  тел.38(044)525 65 40.

Тельбіз Герман Михайлович, кандидат хімічних наук, тел. 38(044)525 65 69.

Цимбал Людмила Володимирівна, кандидат хімічних наук, тел. 38(044)525 25 70.

Шульженко Олександр Васильович, тел. 38(044) 525 65 85.

  Список вибраних публікацій

 1.  Патент України № 23210, МКИ F16L 55/18. Пристрій для тимчасової герметизації порожнистих виробів з магнітопровідних матеріалів. Шульженко О.В., Манорик П.А., Гребенніков В.М. Опубл. 10.05 2007, Бюл. №6.- 6 с.  

2.  Патент України № 23211, МКИ F16L 55/18. Магнітний фіксатор. Шульженко О.В., Манорик П.А. Опубл. 10.05 2007, Бюл. №6.- 6 с. 

3.  Патент 2291839 (РФ).  Мезопористый  диоксид титана,  способ  и полупродукт для его получения / П.А.Манорик, Н.И Ермохина, В.И.Литвин, В.Г.Ильин, С.Я.Кучмий, А.В.Шульженко, В.И.Яцькив, М.А.Федоренко, Г.В.Коржак, В.М.Гранчак, О.Л.Строюк. - Опубл.20.01.2007. – Бюл.№2.

4.  Tetrazolecalix[4]arenes as new ligands for palladium(II) / V. Boiko, R.  Rodik, L.Tsymbal, O.Danylyuk, YА.Lampeka, K.Suwinska, J.LipkowskI, V.kalchenko. - Tetrahedron, 2006, т.61, № 52, p.12282-12287.

5.  Encapsulation of cyanometalates by a tris-macrocyclic ligand tricopper(II) complex: syntheses, structural variation, and magnetic exchange coupling pathways. / M.Atanasov, P.Comba, Yа.D.Lampeka, G.Linti, T.Malcherek, R.Miletich, A.I.Prikhodko, H.Pritzkow. -  Chem. Eur. J., 2006, v.12, №3, p.737 – 748.

6.  Posudievsky O. Y., Telbiz G. M., Rossokhaty V. K. Effect of solvent nature on liquid-phase self-assembly of MEH-PPV/MCM-41 guest–host composites. - J. Mater. Chem., 2006, v.16, p.2485-2489.

7.  Gavrish S.P., Lampeka YA.D., Lightfoot P., Pritzkow H. The crystal and molecular structures of the related nickel(II) complexes of open-chain and macrocyclic oxamide-based ligands and the peculiarities of water aggregates in their crystal lattices // Dalton Trans.- 2007.- N41.- P. 4708 – 4714.

8.  Н.А.Бурлаенко, Л.М.Погорелая, П.А.Манорик, В.Н.Гребенников, А.В.Шульженко. Цитратные комплексы меди(II), никеля(II) как сорбционно-активные покрытия пьезоэлектрических сенсоров на аммиак //Укр. хим. Журнал.- 2007.- Т.73,№7.- С.26-30.

9.  A.V. Korzhak, N.I. Ermokhina, A.L. Stroyuk, V.K. Bukhtiyarov, A.E. Raevskaya, V.I. Litvin, S.YA. Kuchmiy, V.G. Ilyin, P.A. Manorik Photocatalytic hydrogen evolution over mesoporous TiO2/metal nanocomposites // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 198- 2008. Р. 126–134

10. Кравченко О.В., Цымбал Л.В., Лампека Я.Д. Изокатионное замещение комплексов меди(II) в анизотропных материалах на основе бензолтрикарбоксилата //Теор. эксперим. химия.- 2007.- Т.43, №2.- С. 124-129.

11. Болтовец П.Н., Цымбал Л.В., Снопок Б.А., Лампека Я.Д. Влияние макроциклических комплексов никеля(IІ) и меди(IІ) на блокирование взаимодействия трипсина с его соевым ингибитором // Теорет. эксперим. химия.- 2008.- T.44, N4.- C.248-253.

 Науково-технічні розробки відділу

 1. Магнітні п’єзокварцові мікротерези

Сконструйовано магнітні п’єзокварцові мікротерези - пристрій для дослідження методом п’єзокварцового мікрозважування в неоднорідному магнітному полі магнітних властивостей тонких шарів або плівок магнітних матеріалів, маса яких не більше за 10-6 -10-7 г, та хімічних процесів за їх участю.

 2. П’єзоелектричні сенсори на амоніак та матеріали для сорбційно-чутливих покриттів

3. П’єзоелектричні сенсори на пари води та матеріали для сорбційно-чутливих покриттів

4. П’єзоелектричні сенсори на пари толуолу та матеріали для сорбційно-чутливих покриттів

5. Універсальні засоби швидкої аварійної герметизації локально ушкоджених стінок сталевих резервуарів і трубопроводів , що перебувають під надлишковим тиском  екологічно небезпечних  продуктів.