Основные результаты научно-исследовательской работы
Руководитель и члены научно-педагогического коллектива длительное время проводят теоретические исследования различных свойств углеродных и неуглеродных материалов (нанотрубки, графен, фуллерены). В рамках гранта РФФИ в 2014-2015 годах были выполнены научно-исследовательские работы по изучению механических свойств нанотрубок при их ионизации. Был обоснован и применен метод оценки структурных и механических свойств углеродных, бор-нитридных нанотрубок и нанотрубок на основе карбида кремния при их одно- и многократной ионизации. На модельных нанотрубках методом функционала плотности (DFT) изучены особенности изменения их структуры при отрыве электронов.
С использованием современных методов квантовой химии впервые были получены данные о значениях адиабатических и вертикальных потенциалах ионизации углеродных нанотрубок в зависимости от их длины, о механических свойствах углеродных нанотрубок, функционализированных атомарными кислородом и фтором. Также впервые был выполнен комплекс теоретических исследований, связанных с изучением структурных свойств нульмерных кластеров графена как при их ионизации, так и функционализации высокореакционноспособными хлоркарбенами. Установлены различные типы изменений, вносимых в каркас графеновых структур при отрыве электрона. Определены преимущественные положения циклоприсоединения хлоркарбенов к графену.
Впечатляющий прорыв в использовании DFT был достигнут в последние годы в результате развития метода время зависимого функционала плотности (TD-DFT). Используя эту модификацию DFT, была получена важная фотофизическая информация о расположении уровней энергии, а также геометрическом и электронном строении основного и первого электронно-возбужденного состояния BODIPY-подобных молекул, которые являются основой для проектирования различного типа оптических сенсоров, переключателей и логических устройств для медицины и биологии. В частности, использование TD-DFT позволило определить простые критерии для оценки положения главного электронного перехода молекул BODIPY и значительно упростить скрининг молекул, поглощающих в важной для медицины и биологии спектральной области 650-850 нм.
