Институт физики молекул и кристаллов — обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН
доктор физико-математических наук
Почтовый адрес: Россия, 450054, г. Уфа, Проспект Октября, 71
Телефон/факс: 7(347) 292-14-17
E-mail: imcp@anrb.ru
Научные интересы:
Сфера научных интересов лаборатории: исследование процессов рассеяния электронов на сложных органических молекулах методами масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ) и спектроскопии проходящих электронов (СПЭ).
Состав лаборатории:
Асфандиаров Наиль Лутфурахманович зав. лаб., д.ф.-м.н. https://scholar.google.com/citations?user=QNrlXX0AAAAJ&hl=ru https://orcid.org/0000-0003-0289-5648 Лауреат премии АН РБ им. К.П. Краузе в области физико-математических наук 2020 г. | |
Пшеничнюк Станислав Анатольевич врио директора, д.ф.-м.н. https://scholar.google.com/citations?hl=ru&user=M00QIP4AAAAJ https://orcid.org/0000-0001-5318-3638 Лауреат премии АН РБ им. К.П. Краузе в области физико-математических наук 2020 г. | |
Рахмеев Рустам Габдулшагитович С.н.с., к.ф.-м.н. | |
Галеев Рустем Вильевич Н.с., к.ф.-м.н. E-mail: gal_rust@mail.ru https://scholar.google.ru/citations?hl=ru&user=FnK6wjcAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate | |
Сафронов Алексей Михайлович М.н.с. E-mail: prozzy95@gmail.com https://scholar.google.com/citations?user=lPe8oGgAAAAJ&hl=ru Грант в форме субсидий в области науки из бюджета Республики Башкортостан для государственной поддержки молодых ученых – аспирантов и кандидатов наук (НОЦ-ГМУ-2021), исполнитель, 2021 | |
Маркова Ангелина Вячеславовна М.н.с. E-mail: login.markova@yandex.ru | |
Поглазов Константин Юрьевич Инженер E-mail: kostia-195@yandex.ru |
Основные научные достижения:
Развит метод оценки времени жизни молекулярных отрицательных ионов относительно автоотщепления электрона при известной величине сродства к электрону: А также для случая, когда для автоотщепления анион должен преодолеть потенциальный барьер высоты TS: Результаты опубликованы: Н.Л. Асфандиаров,С.А. Пшеничнюк, Р.Г. Рахмеев, А.Н. Лачинов, В.А. Крайкин. ЖТФ, 2018, Т. 88, № 7, 1085-1090. N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, R.G. Rakhmeyev, R.F. Tuktarov, N.L. Zaitsev, A.S. Vorob’ev, J. Kočišek, J. Fedor, A. Modelli. J.Chem.Phys., 2019, V. 150, 114304. N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, E.P. Nafikova, R.G. Rakhmeyev. J.Analytical Chem, 2019, Vol. 74, 1296–1304. A.A. Goryunkov, N.L. Asfandiarov, M.V. Muftakhov, I.N. Ioffe, V.A Solovyeva, N.S. Lukonina, V.Yu. Markov, R.G. Rakhmeyev, S.A. Pshenichnyuk. J. Phys. Chem. A, 2020, V. 124, 690-694. | |
Доказано существование нековалентных структур молекулярных отрицательных ионов, энергетически более выгодных нежели структуры, близкие к исходной молекуле. В нековалентных анионных структурах атом галогена совершает круговой обход ароматического остова. Ранее этот эффект был обнаружен в масс-спектрометрии положительных ионов и импульсном радиолизе молекул и получил название роуминга атомов в молекуле. Результаты опубликованы: N.L. Asfandiarov, M.V. Muftakhov, S.A. Pshenichnyuk, R.G. Rakhmeev, A.M. Safronov, A.V. Markova, A.S. Vorob’ev, T.F.M. Luxford, J. Kočišek, J. Fedor. J. Chem. Phys., 2021, V. 155, 244302. Н.Л. Асфандиаров, М.В. Муфтахов, А.М. Сафронов, Р.В. Галеев, С.А. Пшеничнюк. ЖТФ, 2022, Т. 92, № 11, 1652-1658. N.L. Asfandiarov, M.V. Muftakhov, R.G. Rakhmeev, A.M. Safronov, A.V. Markova, S.A. Pshenichnyuk. J. El. Spectr. Rel. Phen. 2022, 256, 147178.
| |
Во втором издании коллективной монографии по вопросам митохондриальной медицины опубликована глава, раскрывающая возможности экспериментальных методов исследования электрон-стимулированных процессов в газовой фазе – спектроскопии диссоциативного захвата электронов и спектроскопии проходящих электронов – для моделирования восстановительных процессов, происходящих в митохондриях с участием ксенобиотиков, обладающих высокими значениями сродства к электрону. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, Electron attachment to isolated molecules as a probe to understand mitochondrial reductive processes, in: Weissig V., Edeas M. (Eds.) Mitochondrial Medicine. Methods in Molecular Biology, Vol. 2277 (2021) Humana, New York, NY, p. 101-124 | |
Методом спектроскопии диссоциативного захвата электронов (ДЗЭ) продемонстрировано, что перегруппировочные процессы в отрицательных молекулярных ионах (ОМИ), обладающих внутренними вращательными степенями свободы, могут приводить к их стабилизации, либо – к специфическим распадам, при которых количество порванных связей в анионе совпадает с количеством связей, образовавшихся в продуктах распада. Тем самым наблюдаемые спектры ДЗЭ для таких соединений во многом определяются внутренними вращениями, возбуждаемыми при образовании ОМИ. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, N.L. Asfandiarov, R.G. Rakhmeyev, M.M. Tayupov, A.S. Komolov, Electron attachment spectroscopy as a tool to study internal rotations in isolated negative ions, Physical Review Research 2 (2020) 012030(R)/1-6 S.A. Pshenichnyuk, N.L. Asfandiarov, Structural rearrangements as relaxation pathway for molecular negative ions formed via vibrational Feshbach resonance, Physical Chemistry Chemical Physics 22 (2020) 16150-16156 | |
Методом СДЗЭ впервые исследованы структурные аналоги убихинона – Коэнзима Q10. Результаты раскрывают некоторые аспекты поведения естественных переносчиков электронов в условиях избыточного отрицательного заряда, генерируемого под действием ионизирующего излучения, и важны для понимания радиобиологических процессов на молекулярном уровне. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, N.L. Asfandiarov, A.S. Komolov, Ionizing radiation and natural constituents of living cells: Low-energy electron interaction with Coenzyme Q analogs, Journal of Chemical Physics 153 (2020) 111103/1-6 |
Основные публикации
2023
2022
2021
2020
2019
2018
Гранты
Пшеничнюк С.А.: Грант РНФ № 19-13-00021 «Электрон-стимулированные процессы в структурных элементах органической электроники» 2019-2023.
Пшеничнюк С.А.: Грант РФФИ 19-12-50238 Экспансия «Современное состояние и перспективы спектроскопии диссоциативного захвата электронов» 2019.
Пшеничнюк С.А.: Грант РФФИ 18-03-00179 «Электрон-стимулированные процессы в молекулах радиосенсибилизаторов, используемых в лучевой терапии опухолевых тканей» 2018-2020.
Сафронов А.М.: Грант в форме субсидий в области науки из бюджета Республики Башкортостан для государственной поддержки молодых ученых – аспирантов и кандидатов наук (НОЦ-ГМУ-2021), исполнитель, 2021.
Сафронов А.М.: Стипендия Главы РБ 2022-2023.
Таюпов М.М.: РФФИ № 20-33-90013, Исследования электронных свойств молекул одорантов и токсичных соединений методом спектроскопии диссоциативного захвата электронов, Исполнитель, 2020-2022.
Таюпов М.М.: НОЦ-ГМУ-2021, Грант в форме субсидий в области науки из бюджета Республики Башкортостан для государственной поддержки молодых ученых молодых ученых – аспирантов и кандидатов наук, Руководитель, 2021-2022.
Лаборатория создана в составе Института Химии БФАН СССР в 1966 году Виктором Ивановичем Хвостенко
В.И. Хвостенко
Метод масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ) был создан в 60-х годах под руководством основателя лаборатории физики атомных столкновений и Института физики молекул и кристаллов профессора Виктора Ивановича Хвостенко.
В.С. Фалько, проработавший в лаборатории физики атомных столкновений с 1966 по 2007 год, является одним из непосредственных участников создания и развития метода МСОИ РЗЭ. Среди первых учеников В.И. Хвостенко следует также назвать имена И.И. Фурлея, А.Ш. Султанова и В.А. Мазунова.
В.С. Фалько | И.И. Фурлей | А.Ш. Султанов | В.А. Мазунов |
Метод спектроскопии проходящих электронов (СПЭ) создан примерно в это же время Дж. Шульцем в Канаде. В нашей лаборатории в 2004-2007 годах разработан и создан прибор СПЭ, оснащенный трохоидальным монохроматором конструкции А. Стаматовича. Создание прибора осуществлено благодаря финансовой поддержке Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF, grant № RC1-2515-UF-03) и неоценимой помощи профессора П.Д. Барроу, Университет Небраска-Линкольн, за что мы выражаем ему искреннюю благодарность.
Физика магнитных явлений и магнитных материалов, теоретическая физика, физика магнитных доменов.
Обзор, в котором обсуждаются механизмы магнитоэлектрических взаимодействий, и взаимосвязи между структурными искажениями, сегнетоэлектрическими и магнитными свойствами феррита висмута. Акцент сделан на вопросах взаимодействия сегнетоэлектрических и магнитных доменных границ, обзор включает в себя как экспериментальный материал, так и теоретические модели, также рассматриваются перспективные направления развития данной тематики. Gareeva Z.V., Dieguez O., J. Iniguez J., Zvezdin A. K. Interplay between elasticity,ferroelectricity and magnetism at the domain walls of bismuth ferrite. Phys. Status Solidi RRL, 1–9 (2015). | Элементарная ячейка феррита висмута, S – спин, ξ – смещения ионов железа, Ω – дисторсионный параметр. |
Исследован магнитоэлектрический эффект в редкоземельных ферритах гранатах. Показано, что магнитоэлектрический эффект в данных материалах связан с отсутствием операции пространственной инверсии в додекаэдрическом окружении редкоземельных ионов. Магнитные доменные стенки подсистемы железа генерируют эффективное неоднородное магнитное поле, возникающее из-за R-Fe обменного взаимодействия, которое приводит к возникновению электрической поляризации даже в окрестности блоховских доменных границ. Popov A.I., Gareeva Z.V., Zvezdin A.K. Magnetoelectricity of domain walls of rare-earth iron garnets. Phys. Rev. B 92, 144420 (2015). | Структура электродипольных моментов ионов европия в примитивной ячейке EIG (проекция на (111) плоскость). |
Исследована электрическая поляризация, индуцированная магнитной неоднородностью, возникающей в окрестности границы раздела слоев с различной одноосной магнитной анизотропией K1 и K2 в двухслойной (100)–ориентированной обменно-связанной ферромагнитной пленке. Исследовано влияние процессов намагничивания на величину и направление электрической поляризации. Построены диаграммы полевых зависимостей электрической поляризации, определены пороговые магнитные поля. Gareeva Z.V., Doroshenko R.A., Mazhitova F.A., N.V. Shulga N.V. Electric polarizationinbi-layered ferromagnetic film with combined magnetic anisotropy. JMMM 385 (2015) 60–64. | Зависимость электрической поляризации от магнитного поля H || [100]. |
Исследовано взаимодействие между сегнетоэлектрическими и магнитными стенками в феррите висмута на основе первопринципных расчетов и феноменологического подхода. Cтруктурные искажения, имеющие место в окрестности сегнетоэлектрических доменных границ приводят к особенностям в распределении спиновой плотности. Рассчитаны магнитные доменные границы, реализующиеся в окрестности 180, 109, 71 – градусных сегнедоэлектрических доменных границ. Zukhra Gareeva, Oswaldo Dieguez, Jorge Iniguez, Anatoly K. Zvezdin. Complex domain walls in BiFeO3. Phys.Rev. B (Rapid Communications), v.91, 060404(R) (4 pages) (2015). | Распределения намагниченности, смещений ионов железа, дисторсионного параметра порядка для 71 – градусной сегнетоэлектрической доменной границы. |
Проведено численное исследование динамической резонансной восприимчивости в двухслойной ферромагнитной пленке. При наклонном намагничивании обнаружен переход мод спин-волновых резонансов (СВР) выше по частоте высокочастотной моды ферромагнитного резонанса (ФМР), который сопровождается существенным уменьшением амплитуд СВР мод. Обнаружено, что одновременно с высокочастотной модой ФМР, возбуждаемой в одном из слоёв, в соседнем слое существует СВР мода. Шульга Н. В., Дорошенко Р. А. Резонансные моды двухслойной обменно-связанной ферромагнитной пленки при наклонном намагничивании // ФММ. 2015. Т.116. №2. С. 150-155. | Зависимости частот мод ферромагнитного и спин-волнового резонансов от направления внешнего магнитного поля в двухслойной пленке. Точками обозначены моды спин-волнового резонанса, сплошные линии – моды ферромагнитного резонанса. |
Теоретически исследованы несоразмерные магнитные структуры и фазовые переходы между соразмерными и несоразмерными фазами в монокристаллах и (111) ориентированных пленках мультиферроиков типа феррита висмута. Показано, что в пленках мультиферроиков реализуются спиновые циклоиды с определенным направлением вектора распространения, что связано с наличием магнитной анизотропией, обусловленной магнитоупругими взаимодействиями. Построена фазовая диаграмма в координатах магнитное поле – магнитная анизотропия. Gareeva Z.V., Popkov A.F., Soloviov S.V., Zvezdin A.K. // Phys.Rev.B. 2013. – V. 87. Iss. 21. – P. 214413-214425. | Фазовая диаграмма BiFeO3 в магнитном поле EA – фаза «легкая ось», EP – фаза «легкая плоскость», Cy– плоская циклоида, CC – коническая циклоида, линии 1, 3, 4 – линии фазовых переходов второго рода, линия 2 – граница потери устойчивости EA – фазы. |
Исследованы особенности возникновения сигналов ФМР и СВР спектров в двухслойной ферромагнитной пленке в зависимости от величины и направления внешнего магнитного поля и соотношения толщин слоёв. Показано, что профили амплитуд мод ФМР неоднородны по толщине пленки и степень этой неоднородности определяется величиной межслойного обменного взаимодействия. Обнаружено, что при возбуждении колебаний намагниченности на частоте высокочастотного ФМР наряду с сигналом ФМР наблюдается мода СВР в соседнем слое. Шульга Н. В., Дорошенко Р. А. // ФММ. 2013. – Т. 114. № 12. – С. 1063-1067. | |
Обнаружено, что в исследованных образцах нанокерамик железо-иттриевого граната с размером зерен от 17 до 34 нм, полученных методом кручения под давлением, отсутствуют явно выраженные размерные эффекты, характерные для изолированных частиц аналогичного размера. Показано, что зависимости коэрцитивной силы и поля магнитной анизотропии от логарифма угла деформации кручения описываются линейной функцией. Отклонение от линейной зависимости при больших углах деформации объясняется частичной аморфизацией материала. Серегин С.В., Гижевский Б.А., Дорошенко Р.А., Гавико В.С., Лобачевская Н.И. // Известия РАН, серия физическая. 2010. – Т. 74. – № 10. – С. 1497. | |
Проведен теоретический анализ спектра спиновых волн в антиферромагнитном мультиферроике типа BiFeO3. Показано, что наличие пространственно-модулированной циклоидальной антиферромагнитной структуры приводит к счетному количеству частотных ветвей двух типов колебаний при распространении спиновых волн вдоль циклоиды: голдстоуновскому и активационному. При этом в отсутствие магнитного поля и анизотропии магнонный спектр характеризуется отсутствием частотных щелей в спектре. Выяснены особенности спектральных зависимостей спиновых колебаний при изменении анизотропии и приложении магнитного поля и найдены пределы существования антиферромагнитной циклоиды вплоть до перехода ее в конусообразную структуру при kcrit2. При достижении критической величины kcrit1 период спирали неограниченно возрастает и происходит переход из циклоидной структуры в однородно-упорядоченную. А.Ф. Попков, Н.Е. Кулагин, С.В. Соловьев, З.В. Гареева, А.К. Звездин. Физика низких температур. Т.10, в.1, с. 75 – 82 (2014). |
Дорошенко Рюрик Александровичзав. лаб., проф. д.ф.-м.н. | |
Серегин Сергей Васильевичн.с., к.ф.-м.н. | |
Шульга Николай Владимировичн.с., к.ф.-м.н. |
2016
2015
2014
2013
2012
Лаборатория антиферромагнетиков и ферритов была организована в 1973 году профессором Фарзтдиновым Миркашир Минигалеевичем.
В лаборатории проводится комплексное исследование структур пониженной размерности, таких как отдельные полимерные молекулы (в том числе биополимеры), жидкие кристаллы, магнитные материалы и углеродные кластеры (фуллерены, углеродные нанотрубки). Эти исследования включают в себя разработку математических моделей и методик расчета динамики фазовых и конформационных переходов в сложных системах пониженной размерности и, в частности, изучение электронных процессов в сложных молекулах.
В области магнитных материалов: | |
Теоретически изучена одномерная нелинейная динамика доменной границы под действием внешнего постоянного магнитного поля в трехслойном ферромагнетике. С помощью методов теории возмущений найдены уравнения движения доменной границы при переходе из одного слоя в другой. Показано хорошее согласие аналитических и численных результатов для случая малых дефектов. Найдены зависимости минимальной скорости, необходимой доменной границе для перехода из одного слоя в другой, от параметров материала. | |
Екомасов Е.Г., Муртазин Р.Р., Назаров В.Н. // Физика металлов и металловедение. – 2014. – Т. 115, № 2. – С. 125–131. | |
Теоретически исследована динамика зародыша новой фазы, находящегося в недрах стабильной фазы антиферромагнетика орторомбической симметрии. Зародыш новой фазы моделируется в виде двух сильно взаимодействующих солитонов с одинаковыми топологическими зарядами (кинками). | |
Каюмов И.Р., Шиховцева Е.С., Назаров В.Н., Тимиров Ю.И., Басырова Е.Р. // Известия уфимского научного центра РАН. – 2014. – № 1. – С. 10–14. | |
Показано влияние внешних условий (температуры, магнитного поля) на образование и дальнейшую эволюцию нелинейных (солитонных) образований в форме зародышей новой фазы в ромбических антиферромагнетиках в области фазового перехода первого рода. Впервые описана динамика зародыша новой стабильной слабоферромагнитной фазы, находящегося в недрах метастабильной фазы в области фазового перехода первого рода. Определены условия локализации зародыша новой фазы в области «дефекта» магнитной анизотропии. | |
Назаров В.Н., Шафеев Р.Р., Шамсутдинов М.А., Ломакина И.Ю. // Физика твердого тела. – 2012. – Т. 54, вып. 2. – С. 282–287. | |
Разработан авторезонансный метод возбуждения бризера намагниченности в одноосном ферромагнетике магнитными полями переменной частоты и малой амплитуды. Показано влияние величины поля на растущее решение в материалах с различным фактором качества. Определены условия возбуждения нелинейных пульсационных колебаний доменной границы в режиме авторезонанса в ромбических антиферромагнетиках и условия управления ее нелинейной динамикой частотно-модулированными переменными полями небольшой амплитуды. | |
Nazarov V.N., Kalyakin L.A. and Shamsutdinov М.А. Autoresonance // Solid State Phenomena. – 2011. – V. 168–169. – P. 81–84. | |
В области полимеров и биополимеров: | |
На основе простой модели солитоноподобных конформационных переключений в двухкомпонентных бистабильных полимерных молекулах с неэквивалентными по энергии устойчивыми состояниями представлена зависимость динамики конформационных переключений от параметров нелинейного продольного возбуждения. Показано, что продольное возбуждение при определенных условиях может играть роль ловушки для конформационного солитона и, как следствие, определять динамику конформационного переключения. | |
Shikhovtseva E.S. and Nazarov V.N. // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. – 2013. – V. 46, N 22. – P. 225202 (13pp). | |
В области фуллеренов и их производных: | |
Предложен метод расчета плотности мод плазменных возбуждений в молекулах фуллеренов, позволяющий, по сравнению с предлагавшимися ранее моделями, более точно описывать особенности спектров. Это дает возможность рассматривать фуллереновые молекулы с произвольной симметрией и произвольными заместителями. Сравнительный анализ экспериментальных кривых резонансного захвата электронов и результатов численного моделирования показал совпадение максимумов и диапазона образования отрицательных ионов. | |
Ахметьянов Р.Ф., Шиховцева Е.С., Ломакин Г.С. // Физика твердого тела. – 2009. – Т. 51, № 12. – С. 2404–2406. | |
В области жидких кристаллов: | |
На основе нелинейного уравнения для смещения роллов развит новый подход к количественному описанию структурных дефектов в закрученных нематических жидких кристаллах с учетом нелинейных потерь энергии и многоуровневости устойчивых состояний при образовании дефектов. В результате произведенного сравнительного анализа теоретических результатов и экспериментальных данных по динамике дефектов в жидких кристаллах построена модель эволюции дефектов с учетом нелинейных потерь энергии в среде. | |
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С. // Письма в ЖЭТФ. – 2013. – Т. 97, вып. 2. – С. 98–103. | |
Предложенная в лаборатории методика описания нелинейных возбуждений в квазиодномерных цепочках произвольной природы (прежде всего, полимеров и биополимеров), основанная на решении возмущенного уравнения sin-Гордона, применена для описания пространственно-временной анизотропии в характере движения дислокаций с диссоциированным ядром в электроконвективной твист-структуре нематического жидкого кристалла. | |
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С., Лебедев Ю.А., Батыршин Э.С. // Письма В ЖЭТФ. 2014. – Т.100. вып. 3. С.181-185. |
Гареева Зухра Владимировназав. лаб., д.ф.-м.н. | |
Назаров Владимир Николаевичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Каюмов Ильдар Раиловичн.с., к.ф.-м.н. | |
Ахметьянов Роберт Фаниловичм.н.с., |
2017
2016
2015
2014
2013
2012
Лаборатория теоретической физики была создана в 1986 г. на базе сектора статистической физики под руководством к.ф.-м.н. (с 1990 г. – д.ф.-м.н.) О.А. Пономарева.
Основные результаты за 2002-2008 гг.:
Исследована динамика дефектов, их взаимное превращение и аннигиляция в каплях нематохолестерической смеси при действии квазистатических электрических полей. Показано, что явная симметрия причин (НХЖК и поля) не влечет однозначно за собой соответствующую симметрию индуцируемых структур и механических процессов. Установлено также, что имеет место анизотропное распределение в ориентации вращающихся спиральных структур относительно нормали НХЖК слоя. | |
Скалдин О.А., Тимиров Ю.И. // Письма в ЖЭТФ. 2009. т. 90, вып. 9. с. 699-703. | |
Исследован процесс перехода от стационарной доменной структуры к турбулентности в системе электроконвекции нематического жидкого кристалла под действием постоянного электрического поля. Показано, что с увеличением контрольного параметра при e>=ec~0.5 в системе возникает временной хаос — рождается странный аттрактор. | |
Делев В.А., Скалдин О.А., Батыршин Э.С., Аксельрод Е.Г. // ЖТФ. 2011. Т. 81. вып. 1. с. 11-19. | |
Экспериментально и теоретически изучена динамика несингулярных дефектов в периодических структурах роллов, возникающих при электроконвекции в закрученных на ?/2 нематических жидких кристаллах. Обнаружено, что в процессе осцилляций дефекта с несингулярным ядром происходит периодическое рождение и аннигиляция пары краевых дислокаций с топологическими индексами +1 и -1. Показывается, что осциллирующие дефекты с нулевыми топологическими индексами соответствуют решению уравнения синус-Гордона в виде стоячих бризеров. | |
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С., Батыршин Э.С., Лебедев Ю.А. // Письма в ЖЭТФ. 2011. Т.93. вып. 7. С.431-436. | |
Экспериментально и теоретически изучена динамика бризерных дефектов в периодических структурах роллов, возникающих при электроконвекции в закрученных на ?/2 нематических жидких кристаллах. Динамика бризерного дефекта представляет собой периодические рождение и аннигиляцию пары классических дислокаций с топологическими индексами “+1” и “-1”. При этом аннигиляция происходит быстрее, чем рождение, а сам процесс хорошо описывается решением возмущенного уравнения sin-Гордона в виде взаимодействующих солитона и антисолитона. | |
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С. // Письма в ЖЭТФ. 2013. Т.97. вып. 2. С.98-103. | |
Исследуется осцилляционная динамика дислокаций с диссоциированным ядром в электроконвективной твист-структуре нематического жидкого кристалла. В результате образуются “дышащие” дефекты, обладающие свойствами бризеров и описываемые уравнением sin-Гордона. Показано, что в такой нестационарной системе имеет место пространственно-временная анизотропия в характере движения дислокаций в противоположных направлениях, ортогональных ролловой структуре. | |
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С., Батыршин Э.С., Лебедев Ю.А. // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т.100. вып. 3. С.181-185. | |
Экспериментально изучена структурная динамика жидкокристаллических капель перетяжек, находящихся в изотропном окружении в переменном электрическом поле. Обнаружено, что выше некоторого порогового значения поля оптическая картина в виде скрученного ” мальтийского креста” становится динамической и начинает ” вращаться”. Показано, что такое вращение инициирует распространение геликоидальной волны от одного полюса капли к другому. | |
Тимиров Ю.И., Скалдин О.А., Басырова Е.Р., Каюмов И.Р. // Письма в ЖТФ. 2014. т. 40, вып. 13. с. 81-87. |
Скалдин Олег Алексеевичзав. лаб., проф. д.ф.-м.н. | |
Делев Владимир Алексеевичс.н.с., д.ф.-м.н. | |
Лебедев Юрий Анатольевичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Кинзябулатов Ренат Рамилевичc.н.с., к.х.н. | |
Басырова Елена Рафаиловнан.с., к.ф.-м.н. | |
Тимиров Юлай Ильдаровичн.с., к.ф.-м.н. | |
Батыршин Эдуард Сафаргалиевичн.с., к.ф.-м.н. | |
Хазимуллин Максим Вилевичм.н.с., к.ф.-м.н. |
2016
2015
2014
2013
2012
Лаборатория физики твердого тела была создана в 1984 г. в Отделе физики и математики БФАН СССР (сейчас Институт физики молекул и кристаллов УНЦ РАН) д.ф.-м.н А.Н. Чувыровым.
В лаборатории развивается тематика в области физического материаловедение металлов и сплавов, посвященная получению нанструктурных материалов методами интенсивной пластической деформации (ИПД) и их исследованию. В том числе исследуются наноструктурные сплавы с памятью формы TiNi, подвергнутые ИПД магнитные материалы, изучаются структурно-фазовые превращения при ИПД аморфных быстро закалённых сплавов, и т.д.
1. Исследованы скоростная чувствительность и активационный объем ?V деформации сплавов никелида титана (TiNi), которые относятся к классу функциональных материалов с эффектами памяти формы. На основе анализа активационного объема деформации получены новые данные о механизмах, ответственных за пластическое течение TiNi в ультрамелкозернистом (УМЗ, с размером зерна 300 нм) и крупнозернистом состоянии при различных температурах. В КЗ TiNi процессом, контролирующим деформацию, является скольжение дислокаций и формирование дислокации леса, а для УМЗ TiNi (?V 100 b3) процессом, контролирующим деформацию, является аннигиляция дислокаций по границам зерен. D.V. Gunderov, G. Maksutova, A. Churakova, A. Lukyanov A. Kreitcberg, G.I. Raab, I. Sabirov, S. Prokoshkin // Scripta materialia, 2014. | Графики зависимости «напряжение растяжения – время деформации» сплава Ti50.Ni50 с изменением скоростей при различных температурах деформации |
2. Проведены исследования влияния многократных фазовых превращений фаза В2 – фаза В19’ на структуру и свойства эквиатомного сплава TiNi в УМЗ состоянии с размером зерен около 700 нм. Показано, что в результате термоциклирования (ТЦ) наблюдается повышение предела текучести с 430 до 550 МПа и с 935 до 1120 МПа для крупнозернистого (КЗ) и УМЗ состояния, соответственно. Обнаружено, что ТЦ приводит к понижению температур превращений B2-B19’ в КЗ сплаве на 3°- 6°С, а в УМЗ сплаве ТЦ приводит к повышению температур As, Af на 6°С. Чуракова А.А., Гундеров Д.В., Лукьянов А.В., Лебедев Ю.А. // Письма о материалах, т. 3, 2013, стр.166-168. | Накопление дислокаций фазового наклепа при циклических мартен-ситных превращениях в КЗ сплаве Ti49,3Ni50,7 (ПЭМ), n=20 |
3. Показано, что интерфейс с высокой проводимостью может быть получен не только на границе между двумя кристаллами, но и на границе между аморфными полимерами. При этом подвижность носителей на интерфейсе достигает величины 0.4 см2/В.с. Проводимость интерфейса полимер-полимер превышает объемную проводимость используемых материалов более чем на пять порядков. Кроме того, интерфейс полимер-полимер обладает металлическим типом проводимости. Gadiev R.M., Lachinov A.N., Kornilov V.M., Salikhov R.B., Rakhmeev R.G., Yusupov A.R. // Appl. Phys. Lett. 2011 – V. 98 – P.173305. | |
4. Исследовано влияние интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) на микроструктуру сплава Cu-Fe 36% вес. Исходный сплав Cu-Fe, имел дендритную структуру с длиной дендритов до 100 мкм. В результате ИПДК (20 оборотов при 4000С) происходит измельчение дендритов a-Fe, и формирование микроструктуры с однородно распределенными в медной матрице включениями Fe размером от 0.1 до 5 мкм. В результате ИПДК произошло увеличение микротвердости сплава с исходных 1800 до 4000 МПа. Lukyanov A., Churakova A., Filatov A., Levin E., Valiev R., Gunderov D., Antipov E. //IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 63 (2014) 012102. | |
5. Проведены исследования влияния многократных фазовых превращений фаза В2 – фаза В19’ (термоциклирование, ТЦ) на структуру и свойства сплавов TiNi в УМЗ состоянии после РКУП в сравнении с влиянием термоциклирования на крупнозернистый сплав (КЗ) Методом ПЭМ показано, что ТЦ приводит к дополнительному накоплению дислокаций в обоих состояниях, но в УМЗ материале прирост плотности дислокаций больше. Чуракова А.А., Гундеров Д.В. // ФММ, т. 116, № 11, 2015 | |
6. С помощью первопринципных (ab initio) расчётов рассмотрены дискретные бризеры (нелинейные локализованные колебания) в графане. Показано, что при возбуждении колебаний в графане пары атомов C-H энергия колебаний остаётся локализованной, при этом образующиеся точные бризеры являются многочастотными. Данное исследование важно для водородной энергетики, поскольку рассматриваемые колебательные структуры участвуют в процессе дегидрогенизации графана – извлечении водорода после его транспортировки в связанном с углеродом состоянии. Baimova J.A., Korznikova E.A., Lobzenko I.P. and Dmitriev S.V. “Discrete breathers in carbon and hydrocarbon nanostructures” // Rev. Adv. Mater. Sci. 42 (2015) 68-82. | |
7. Установлено, что при интенсивной пластической деформации кручением в аморфном быстрозакаленном сплаве Ti-Ni-Cu происходит перераспределение свободного объема и формируется структура из наноразмерных аморфных кластеров, разделенных аморфными границами другой топологии. Это приводит к увеличению вязкости разрушения и позволяет повысить пластичность аморфного сплава, что важно для их практического применения. Gunderov D.V., Slesarenko V.Yu., Churakova A.A., Lukyanov А.V, Soshnikova E.P., Pushin V.G., Valiev R.Z. Evolution of the amorphous structure in melt-spun Ti50Ni25Cu25 alloy subjected to high pressure torsion deformation // Intermetalics 2015, V. 66, P. 77–81. |
Гундеров Дмитрий Валерьевичзав. лаб., д.ф.-м.н. | |
Аксенов Денис Алексеевичм.н.с. | |
Чуракова Анна Александровнам.н.с. |
2016
2015
2014
2013
2012
История лаборатория физики полимеров началась в 1992 году, с создания группы физики полимеров в составе Лаборатории фотоэлектронной спектроскопии, в результате перехода нескольких сотрудников из Лаборатории физики твердого тела, где данная тематика разрабатывалась д.ф.-м.н. Чувыровым А.Н. В 1995 году группа физики полимеров была преобразована в Лабораторию физики полимеров ИФМК УНЦ РАН. С 2013 года лабораторией заведует д.ф.-м.н. Гундеров Д.В., развивая тематику наноструктурных металлов и сплавов. Лаборатория активно сотрудничает с Институтом физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета, со специалистами в области наноструктурных материалов из МГУ, СПбГУ, МИСИС, ИФМ Уро РАН, научными организациями Испании, Германии, Китая.
Химическая физика, рассеяние электронов молекулами, масс-спектрометрия отрицательных и положительных ионов, молекулярная спектроскопия, квантовая химия, термохимия, физика возбужденных состояний и быстропротекающих внутримолекулярных процессов, элементарные акты физико-химических превращений и их энергетика, кинетика мономолекулярного распада, аналитическое приборостроение.
1. Молекулы с pi-электронной системой, обусловленной кратными связями или неподеленными р-электронными парами, при захвате электронов посредством резонанса формы или электронно-возбужденного резонанса способны образовать отрицательные ионы в колебательно-возбужденных состояниях. В этих состояниях эффективно происходят надбарьерные и туннельные безызлучательные переходы, приводящие к медленному распаду молекулярной системы: чаще – простым разрывом связи, реже – посредством перегруппировки. | |
Муфтахов М.В. Предиссоциация и перегруппировочная фрагментация отрицательных ионов, образовавшихся резонансным захватом электронов многоатомными молекулами // Дисс. д. ф.-м. н. – Уфа, 2012. – 256 с. | |
2. Методом масс-спектрометрии резонансного захвата электронов измерены времена жизни отрицательных молекулярных ионов относительно автоотщепления электронов для фуллерена С60 и его фторпроизводных C60F18 и C60F36 как функции энергии ионизирующих электронов. В ряду исследованных соединений время жизни отрицательных ионов находится в секундном диапазоне, а увеличение числа аддендов приводит к росту времени жизни отрицательных ионов на 1,5 – 2,5 порядка. | |
Туктаров Р.Ф., Хатымов Р.В., Щукин П.В., Муфтахов М.В., Марков В.Ю., Соломещ О.А. // Письма в ЖЭТФ, 2009. – Т. 90. С. 564. | |
3. При масс-спектрометрическом исследовании резонансного захвата электронов варьируемых энергий молекулами фторированных фуллеренов C60F18, C60F36 и C60F48 обнаружены процессы метастабильного распада отрицательных ионов отщеплением атомов фтора. Теоретический анализ мономолекулярного распада, проведенный на основе статистической теории РРКМ, показал, что на фоне мета-стабильного (медленного) распада, в молекулярных ионах фторфуллеренов реализуются и быстрые процессы фрагментации.. | |
Khatymov R.V., Shchukin P.V., Tuktarov R.F., Muftakhov M.V., Markov V.Yu., Goldt I.V. // Int. J. Mass Spectrom., 2011. – V. 303. – P. 55. | |
4. Для ряда молекул полициклических ароматических углеводородов масс-спектрометрическим методом исследованы процессы недиссоциативного резонансного присоединения и автоотщепления электронов. Измерены времена жизни долгоживущих молекулярных отрицательных ионов относительно автоотщепления электрона во всем энергетическом диапазоне их наблюдения. Для тетрацена и пентацена этот параметр на 2–3 порядка выше, чем для остальных соединений, и составляет более 10 мс. Обнаружена корреляция между временем жизни ионов и электронным сродством молекул. | |
Хатымов Р.В., Туктаров Р.Ф., Муфтахов М.В. // Письма в ЖЭТФ, 2011. Т. 93, № 8. С. 482. | |
5. В результате исследования резонансного захвата электронов молекулами алифатических аминокислот глицина, аланина и валина и дипептидов на их основе, выявлены эффективные перегруппировочные процессы представляющие реакции Н-сдвига, обусловленные внутримолекулярными водородными связями в отдельных конформерах. | |
Муфтахов М.В., Щукин П.В. // Изв. АН, Сер. Хим. – 2010. –№5. – С.875. | |
6. При исследовании резонансного захвата электронов молекулами трипептидов идентифицированы характеристичные реакции в отрицательных ионах, которым отводится роль модельных реакций в процессах распада белков в электронно-молекулярных взаимодействиях. Выдвинуто предположение, что разрушение алифатической полипептидной цепи в ионизованной форме белков происходит простым разрывом центральных связей, преимущественно – связей N–C_alpha и пептидных связей. | |
Муфтахов М.В., Щукин П.В. // Известия РАН, Сер. хим., 2014. – № 3. – С.642. |
Муфтахов Марс Вилевичзав. лаб., д.ф.-м.н. | |
Щукин Павел Валерьевичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Хатымов Рустем Владиславовичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Туктаров Ренат Фаритовичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Хатымова Ляйсан Зявдатовнам.н.с. |
2017
2016
2015
2014
2013
2012
Лаборатория масс-спектрометрии отрицательных ионов (МСОИ) Отдела физики и математики БФАН СССР была организована по инициативе заведующего Отделом, профессора В.И. Хвостенко с целью проведения фундаментальных исследований процессов взаимодействия низкоэнергетических электронов с многоатомными молекулами органических соединений и дальнейшей разработки методики и техники эксперимента и метода масс-спектрометрии отрицательных ионов в режиме резонансного захвата электронов (протокол заседания Ученого совета № 2 от 1 марта 1985 г). Заведующим лабораторией стал к.ф.-м.н., с.н.с. Мазунов Виктор Александрович (доктор физ.-мат. наук с 1992 г.). Первыми сотрудниками лаборатории были: Юмагузин Т.Х., Туктаров Р.Ф., Васильев Ю.В., Муфтахов М.В., Баранов Ю.Ф. (с 1986 г.), Чунтонова А.А., Чанбарисов В.Ш., Хаев Е.А. (с 1986 г.), Назиров Э.Р. (1987 – 1989 гг.), Туймедов Г.М. (с 1988 г.), Курьянович И.Э. (1988 – 1989 г). Приборный парк лаборатории составляли масс-спектрометры МИ-1201 (сначала один, позже – второй), МС 3301, МХ 1310. Объектами исследования лаборатории были многоатомные молекулы фторорганических, карбонилсодержащих и макроциклических металлоорганических соединений, сульфоксиды, азо- и азоксибензолы, пятичленные гетероциклические соединения, карбораны, краун-эфиры и др. Исследовались процессы прямого разрыва связей при резонансном захвате электронов молекулами, перегруппировочные процессы, механизм декарбоксимерования, структура молекул, ионов и радикалов; определялись автонейтрализационные времена жизни отрицательных ионов, различные электронные эффекты, способы различения изомеров. Если до середины 1990-х гг. лабораторией исследовались электронно-молекулярные процессы различных классов органических и элементоорганических соединений, то позже, половина её усилий была направлена на изучение резонансного захвата электронов молекулами фуллеренов C60, C70 и их различных производных; исследования проводились совместно с масс-спектрометристами МГУ. Эти исследования были начаты Ю.В. Васильевым, и в определенное время в них принимали участие А.В. Погуляй, Р.Р. Абзалимов, Ш.К. Насибуллаев.
Установление резонансных механизмов захвата электронов молекула-ми на основе комплекса методов. Комплекс включает в себя: масс-спектрометрию отрицательных ионов резонансного захвата электронов молекулами; UV-VIS спектроскопию оптического поглощения, возбуждения и люминесценции; фотоэлектронную спектроскопию; любые другие экспериментальные методики изучения нейтральных молекул и отрицательных ионов; квантово-химические расчеты. Исследуется вклад фундаментальных механизмов захвата электронов молекулами в процессы переноса электрона на поверхности металла в микроэлектронных устройствах и в биологических молекулярных системах.
1. Установлено, что в области электронного возбуждения нейтральных молекул доминируют inter-shell резонансы, известные ранее только для атомов гелия. | |
Tseplin E.E. , Tseplina S.N., Tuimedov G.M., Khvostenko O.G. //J. Electr. Spectr. Rel. Phenom. 2009. – V. 171. – Issues 1-3. – P. 37–46. | |
2. Выдвинута концепция, что ранее открытые (Khvostenko O.G., Tuimedov G.M. // Rapid Comm. Mass Spectrom. – 2006 – V. 20, P. 3699) аномально долгоживущие отрицательные молекулярные ионы квартетной мультиплетности ответственны за эффект отрицательного дифференциального сопротивления в микроэлектронных устройствах на основе одиночной молекулы. | |
Khvostenko O.G., Lukin V.G., Tseplin E.E. // Rapid Comm. Mass Spectrom. Rapid Comm. Mass Spectrom., v. 26, p. 2535-2547, 2012. | |
3. Показано наличие связи между энергиями электронно-возбужденных состояний нейтральных молекул и энергиями молекулярных орбиталей, что создает основу для установления спектроскопических состояний молекул и отрицательных ионов. | |
Цеплин E.E., Цеплина С.Н., Tуймедов Г.M., Хвостенко O.Г. // Оптика и спектроскопия, 2009 – Т. 107. № 2. С. 259-268. | |
4. Модернизирован ионный источник масс-спектрометра отрицательных ионов резонансного захвата электронов, что повысило чувствительность прибора и позволило в дальнейшем зарегистрировать (в печати) слабоинтенсивные процессы захвата электронов молекулами модельных соединений. | |
Лукин В.Г., Туймедов Г.М. // Приборы и техника эксперимента, 2013 – № 5. С. 77-80. | |
5. С помощью масс-спектрометрии резонансного захвата электронов молекулами записаны кривые эффективного выхода отрицательных ионов модельных соединений – хлорэтиленов и хлорэтанов с высокой чувствительностью. В области высоких энергий захваченного электрона зарегистрированы ранее неизвестные в этих соединениях резонансные состояния. Соответствующие механизмы захвата электрона установлены с привлечением других физических методов, таких, как УФ спектроскопия оптического поглощения, спектроскопия потери энергии и квантово-химические расчеты. | |
Khvostenko O.G. // Electr. Spectr. Rel. Phenom. 2014. V. 195. P. 220. | |
6. С применением УФ спектроскопии оптического поглощения определена энергия первого вертикального триплетного перехода в перилене – важном представителе ряда конденсированных ароматических соединений, с целью изучения процессов резонансного захвата электронов подобными соединениями (в число которых входит фуллерен) и образования в них аномально долгоживущих отрицательных молекулярных ионов. | |
Хатымова Л.З., Хвостенко О.Г., Хатымов Р.В., Цеплин Е.Е. // Бутлеровские сообщения. 2014. Т.39. №9. с. 27. | |
7. В филлохиноне и 5,12-тетраценхиноне впервые обнаружена термофлуоресценция типа эозина. | |
Цеплина С.Н., Цеплин Е.Е., Хвостенко О.Г. // Известия УНЦ РАН, 2014 – № 3. С. 24. |
Сверху – слева направо: Хвостенко Ольга Григорьевна, в.н.с., khv@mail.ru Лукин Владимир Гаврилович, с.н.с., lukin@anrb.ru Цеплин Евгений Евгеньевич, уч. секретарь, tzeplin@mail.ru Цеплина Светлана Николаевна, м.н.с., sn_tseplina@mail.ru Туймедов Георгий Михайлович, н.с., gmt@anrb.ru |
2017
2016
2015
2014
2013
2012
История группы ФЭС начинается с истории лаборатории ФЭС, которая была создана по инициативе проф. Хвостенко Виктора Ивановича еще в 1975 г., сначала как маленькая группа, а затем, начиная с 1980 г. – как полноценная лаборатория в Отделе физики и математики БФАН СССР и далее – в Институте физики молекул и кристаллов УНЦ РАН. С самого начала ее возглавлял к.ф.-м.н. Зыков Борис Георгиевич. После ухода из науки Зыкова Б.Г. в 1996 г. завлабом ФЭС стала к.ф.-м.н. Хвостенко Ольга Григорьевна (ныне д.ф.-м.н.). В 2007 г. лаборатория была преобразована в группу в составе лаборатории масс-спектрометрии отрицательных ионов.
Микроволновая спектроскопия молекул, конформационный анализ, структура и динамика средних гетероциклов.
1. Идентифицированы псевдовращательно-вращательные переходы между псевдовращательными состояниями v = 4, 5 тетрагидрофурана (ТГФ) в диапазоне частот 11-52 ггц. Установлены типы симметрии состояний, определены энергетические интервалы E45 , E56. По значениям E45, E56, ранее найденным значениям E01, E02, E23, E78 и набору псевдовращательных переходов дальней ИК-области определена потенциальная функция заторможенного псевдовращения молекулы. | Псевдовращение в ТГФ |
Файзуллин М.Г., Галеев Р.В., Мамлеев А.Х. // Бутлеровские сообщения. – 2013. – 35, №8. – С.150-157. | |
2. Исследованы микроволновые спектры 5-метил-, 2,5-диметил- и 4,4-диметил-1,3-диоксанов, установлено, что наиболее стабильной для них конформацией является «кресло». В случае с 2,5-диметил-1,3-диоксаном исследованы две изомерные формы: цис и транс. Для всех исследованных соединений экспериментально определены вращательные постоянные, константы центробежного искажения, компоненты дипольного момента. В случае с 5-метил-1,3-диоксаном определена rs-структура кольца. Показано влияние метилзамещения на структуру диоксанового цикла. | Карта конформационных превращений в транс-изомере 2,5-диметил-1,3-диоксана |
Мамлеев А.Х., Галеев Р.В., Файзуллин М.Г. // Журн. Структур. Химии. – 2012. – 53, №6. – с. 1-6. | |
3. По смещению полос в спектре комбинационного рассеивания (КР), обусловленного молекулами растворителя в составе ассоциатов, исследовано влияние ассоциации молекул диполярных апротонных растворителей на их динамику в ионных растворах. Показано, что взаимодействие между молекулами в самоассоциате носит неадиабатический характер. Колебательная релаксация координированных молекул, как и некоординированных, имеет фазовый характер и происходит за счёт адиабатических “соударений” с ионом, однако скорость релаксации координированных молекул больше. На колебательную релаксацию координированных молекул оказывает влияние энергия ион-молекулярного взаимодействия и флуктуации локального мгновенного ближнего порядка молекулы. | Полосы КР молекул ацетонитрила в ионных растворах |
А.С. Краузе Динамика молекул апротонных растворителей в ионных растворах. 2014. Palmarium academicpublishing, GmbH, 312 с. |
Мамлеев Айрат Хабибовичзав. лаб., д.ф.-м.н. | |
Файзуллин Марат Гаязовичс.н.с., к.ф.-м.н. | |
Краузе Александр Сергеевичс.н.с., д.ф.-м.н. | |
Галеев Рустэм Вильевичн.с., к.ф.-м.н. |
1. Создание лаборатория.
В 1958 году в Отделе химии БФАН СССР под руководством Н.М. Поздеева начались работы по подготовке исследований физических свойств органических соединений методом микроволновой спектроскопии. В то время во всем мире исследования микроволновых спектров молекул выполняли на спектрометрах лабораторного изготовления. Наиболее распространенными были спектрометры с электрической молекулярной модуляцией (штарковские спектрометры). Они обеспечивали высокую чувствительность и позволяли наряду с линией поглощения наблюдать ее штарковские компоненты, что помогало в идентификации вращательных переходов. Вместе с Н.М. Поздеевым начинали Л.А. Тихомиров, И.М. Евдокимов, Л.И. Паниковская и Ф.Г. Унгер. По схемам и рисункам из книг и статей по радиоспектроскопии в лабораторных условиях делали детали и узлы будущего спектрометра. В 1958 году были изготовлены источник питания для клистронов и генератор для электрической молекулярной модуляции (модулятор Штарка), начаты работы по изготовлению стандарта частоты.
К 1960 году штарковский микроволновый спектрометр был сконструирован. Работал он в диапазоне (7–40) ГГц, грубое измерение частоты излучения клистронов осуществляли с помощью волномеров, изготовленных по чертежам ФИАНа, для точного измерения частот линий поглощения применялся вторичный стандарт частоты. Начали исследование микроволновых спектров тиофана, диметилсульфида и ряда других молекул. В то время сама запись спектра уже была большим достижением.
С 26 октября по 26 декабря 1962 года Н.М. Поздеев стажировался в Канаде у одного из ведущих мировых специалистов в области микроволновой спектроскопии К.К. Костейна, где он продолжил исследование микроволнового спектра тиофана, начатое в Уфе. В 1964 году на базе группы Н.М. Поздеева создается лаборатория микроволновой спектроскопии, в которой было 8 сотрудников и два штарковских спектрометра, изготовленных на отечественной элементной базе, по своим характеристикам не уступающие лучшим мировым образцам того времени.
В составе лаборатории формируется группа для освоения методов лазерной молекулярной спектроскопии (Латыпова Р.Г., Тихомиров Л.А., Сахаутдинов А.Б. и др.). Планировалось исследование спектров поглощения молекул в далекой ИК области с использованием перестраиваемых по частоте лазеров, а также лазерных спектров комбинационного рассеяния высокого разрешения. Соответствующую экспериментальную технику для подобных исследований в мире только начинали разрабатывать. В перспективе предполагалось исследование вращательных спектров молекул в возбужденных лазером колебательных состояниях. В 1966 году начали проектирование и изготовление гелий-неонового лазера, а также подготовительные работы по проектированию рубинового, неодимового, аргонового лазеров и лазера на СО2.
2. Тематика исследований по циклам. Формирование научной школы.
Первые исследования были посвящены разработке методики качественного анализа сераорганических соединений (Н.М. Поздеев, Л.И. Паниковская, Р.С. Насибуллин и др.). Затем приступили к исследованию методом микроволновой спектроскопии циклических органических соединений кислорода, серы и селена (Н.М. Поздеев, А.Х. Мамлеев, А.А. Шапкин, Р.С. Насибуллин, Р.Г. Латыпова и др.). Сераорганические соединения для микроволновых исследований синтезировали местные химики. Селенсодержащие препараты готовили на химическом факультете МГУ. В результате выполненных исследований определена полная rs-структура селенофена, изучено внутреннее вращение в монометилзамещенных молекулах селенофена и тиофена, найдены высоты потенциальных барьеров, тормозящих внутреннее вращение, и частоты крутильных колебаний; установлены конформации молекул тиофана и селенолана; определена ro–структура молекулы пиразола, расшифрована сверхтонкая структура микроволнового спектра этой молекулы, измерены спектроскопические и электрические характеристики перечисленных молекул.
В 1970-х начато исследование микроволновых спектров простых сопряженных диенов, обладающих явлением поворотной изомерии (метакрилоилфторид, ? – винилфуран, глиоксаль) в основном и возбужденных колебательных состояниях. Получены данные о строении устойчивых поворотных изомеров молекул и их относительных населенностях, определены вращательные постоянные в различных колебательных состояниях, дефекты инерции, дипольные моменты, частоты торсионных колебаний. Найдена потенциальная функция торсионных колебаний метакрилоилфторида. Рассмотрено колебательно-вращательное взаимодействие молекул с внутренним асимметричным волчком. Показано, что колебательно-вращательное взаимодействие во вращательном спектре молекул типа метакрилоилфторида удовлетворительно описывается в рамках теории Квода и Ли. Приближение высокого барьера, разработанное Кводом для молекул с асимметричным волчком и остовом, обладающим симметрией С2, перенесено на более широкий класс молекул, у которых ось симметрии С2 отсутствует.
Во вращательных спектрах тиофена, селенофена, тиофана, селенолана и циклопентанона рассмотрено центробежное возмущение. Определены квартичные константы центробежного возмущения этих молекул. Показана возможность значительного увеличения информативности микроволновых спектров асимметрических волчков за счет использования «запрещенных» переходов. По микроволновым данным определены rs-структуры колец тиофана, селенолана и циклопентанона.
В 1980-е годы исследован микроволновый спектр метилэтилкетона в основном и возбужденных состояниях скелетного и крутильного колебаний. Эта молекула относится к классу молекул с двумя неэквивалентными симметричными волчками (метильными группами). Число подобных молекул, исследованных спектральными методами, невелико. В результате исследований определена стабильная конформация молекулы, найдены высоты потенциальных барьеров и другие параметры внутреннего вращения для обеих метильных групп, получены данные о торсионном колебании скелета относительно центральной связи С – С молекулы.
В 1990-е годы в рамках комплексной программы исследования производных диоксафосфоленового ряда при участии ученых Москвы (газовая электронография), Казани (колебательная спектроскопия) и университета штата Техас, г. Остин, США (квантово-химические расчеты ab initio на суперкомпьютере Cray X-MP/24) методом микроволновой спектроскопии выполнено исследование 4,5-диметил-2-хлор-1,3,2-диоксафосфолена, расшифрованы тонкая и сверхтонкая структуры вращательного спектра молекулы, определена ее конформация, измерен дипольный момент. В приближении невзаимодействующих метильных групп найдены высота барьера внутреннего вращения и частота торсионных колебаний. Определены константы центробежного возмущения и измерен дипольный момент ацетилхлорида. Микроволновый спектр s-цис-глиоксаля исследован в возбужденных колебательных состояниях. Установлена структура ? – метиленовых групп молекулы селенолана.
В самом конце девяностых годов начато исследование микроволновых спектров молекул тетрагидрофурана и 1,3-диоксолана. Интерес к исследованию подобных молекул обусловлен тем, что в них наблюдается внутреннее двумерное движение большой амплитуды, связанное с неплоскими колебаниями кольца: изгиба (bend) и скручивания (twist). Сильное взаимодействие двух низкочастотных мод колебаний приводит к сложному внутримолекулярному движению (т.н. «псевдовращение»), сопровождаемому значительными конформационными превращениями без больших затрат энергии. Определены стабильные конформации молекул. Рассмотрены различные динамические модели молекул, найдена адекватная модель низшей моды колебаний для этих молекул.
В начале 2000-х лаборатория занялась изучением метилзамещённых 1,3-диоксанов. Удалось определить наиболее стабильные конформации молекул, получить их спектроскопические параметры, измерить компоненты дипольного момента. Для незамещённого диоксана, 2-метил- и 5-метил-замещённых форм удалось определить rS-структуру кольца, показать влияние метилзамещения на структуру диоксанового цикла.
В настоящее время лаборатория преобразована в группу микроволновой спектроскопии и занимается изучением псевдовращения в экзозамещённых тетрагидрофуранах и 1,3-диоксоланах.
Уникальное научное оборудование ИФМК УНЦ РАН “Масс-спектрометры отрицательных ионов резонансного захвата электронов”
В отличие от других масс-спектральных методов масс-спектрометрия отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МС ОИ РЗЭ) дает не двухмерные, а трехмерные масс-спектры (интенсивность пиков – массовое число – энергия электронов). Коммерческие статические масс-спектрометры, которые могли бы эксплуатироваться в режиме РЗЭ, не выпускаются. Поэтому метод реализован на базе трех одноступенчатых магнитных масс-спектрометров МИ-1201 отечественного производства, в корне модифицированных сотрудниками Института с целью обеспечения режима контролируемой генерации и регистрации отрицательных ионов. В настоящее время метод МС ОИ РЗЭ в Уфе является единственным в России. Имеющиеся современные зарубежные аналоги – “времяпролетные” масс-спектрометры уступают имеющимся в Институте приборам (в количестве 3 шт.) по чувствительности на 1-2 порядка и по разрешающей способности (по массе) на порядок, что позволяет получать более полные масс-спектры РЗЭ (с большим количеством зарегистрированных резонансных состояний отрицательных ионов), а также с лучшим разрешением и выделением колебательной структуры пиков ОИ РЗЭ.
Масс-спектрометры МИ-1201, модернизированные для работы с отрицательными ионами в режиме резонансного захвата электронов | |
1. Диапазон масс: 1-2000 Да | |
2. Диапазон масс: до 2000 а.е.м.; | |
3. Для исследования процессов диссоциативного захвата электронов низкой энергии (0-15 эВ), | |
Масс-спектрометр МИ-1201, модернизированный для генерации и регистрации ОИ в режиме резонансного захвата электронов, с разрешением пучка электронов по энергии на полувысоте 0,3 – 0,4 эВ при токе электронов 1 мкА, снабжен трохоидальным электронным монохроматором, позволяющим монокинетизировать электронный пучок до энергетического разрешения 0.06 эВ при токе электронов 1-100 нА. Имеется приставка для измерения среднего времени жизни отрицательных ионов относительно автоотщепления электрона и система прямого ввода образца, позволяющая испарять вещества с температурой сублимации до 900 К. |
Перечень основных направлений исследований:
Руководитель: Муфтахов М.В.
450054 г.Уфа, проспект Октября, 71,
тел./факс: (347) 292-14-17,
e-mail: lmsni@anrb.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук (ИФМК УНЦ РАН) является структурным звеном Российской академии наук, расположенным на территории Республики Башкортостан и единственным в Республики академическим институтом, работающим над фундаментальными проблемами физики. Предшественником ИФМК по праву считается Уфимский физический институт. Реальная история ИФМК УНЦ РАН началась в 1971 году с образования Отдела физики и математики Башкирского филиала АН СССР, позднее разделившегося на Институт математики и Отдел физики. Постановлением Президиума Российской академии наук от 14 июня 1994 г. Отдел физики Уфимского научного центра РАН был переименован в Институт физики молекул и кристаллов РАН.
Основные направления деятельности Института включают:
– в области физики конденсированных сред: неравновесные структурные превращения в средах с пространственно-временной дисперсией, в частности в жидких кристаллах; физические свойства органических полупроводников, магнитных и других наноматериалов, в том числе в условиях воздействия внешних полей;
-в области химической физики, физики низкотемпературной плазмы и оптики: процессы образования и распада многоатомных отрицательных, положительных ионов и нейтральных частиц в электронно-молекулярных, межмолекулярных взаимодействиях и под воздействием электромагнитного излучения; исследование электронного строения молекул биологически активных соединений, биополимеров и фуллеренов на основе комплекса теоретических и экспериментальных методов, включая масс-спектрометрию отрицательных ионов и микроволновую спектроскопию сверхвысокого разрешения.
Аспирантура Института осуществляет квалификационную подготовку по специальностям 01.04.07 – «физика конденсированного состояния» и 01.04.17 – «химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества». Работает также специализированный совет по защитам докторских и кандидатских диссертаций по специальностям 01.04.07 и 01.04.17.
На базе ИФМК УНЦ РАН образован научно-образовательный центр “Физика молекулярных систем”, возникший изначально в 1999 году в виде межвузовской кафедры “Экспериментальная и теоретическая физика”. Здесь обучаются группы студентов старших курсов пяти вузов Башкортостана, собирающиеся посвятить свое будущее фундаментальным и прикладным исследованиям в области физики.
Институт физики молекул и кристаллов – обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения
Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук
(ИФМК УФИЦ РАН)
фактический адрес: 450054, г. Уфа, пр.Октября, 71
юридический адрес: 450075, г. Уфа, пр. Октября, 151
тел./факс: +7(347) 292-14-17, +7(347) 235-95-22
Institute of Molecule and Crystal Physics – Subdivision of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences
(IMCP UFRC RAS)
Postal address: IMCP UFRC RAS, Prospekt Oktyabrya 151, Ufa, Russia, 450075
tel./fax: +7(347) 235-95-22
Ио директора ИФМК УФИЦ РАН – к.ф.-м.н. Пшеничнюк Станислав Анатольевич, тел.: +7(347) 292-14-17, email: sapsh@anrb.ru
Ученый секретарь – к.ф.-м.н. Бунаков Андрей Анатольевич, тел.: +7(347) 292-14-17, email: imcp@anrb.ru
Контрактный управляющий – Резида Байраковна Гильманова, тел.: +7(347) 292-14-17, email: zam@anrb.ru
Председатель профкома – д.ф.-м.н., с.н.с. Делёв Владимир Алексеевич, тел.: +7 (347) 235-72-42, email: delev@anrb.ru