Лаборатория молекулярной радиоспектроскопии

Направления и результаты исследований

  • Синтез  и исследование магнитных жидких кристаллов (ЖК) методами дифференциально-сканирующей калориметрии, поляризационной микроскопии, ЭПР, ЯМР, магнитной восприимчивости, рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа. Созданы первые в мире: парамагнитные металлсодержащие жидкие кристаллы (смектики и нематики) на основе координационных соединений 3d-элементов,ЖК на основе комплексов редкоземельных 4f-элементов с рекордными магнитными свойствами, мезогенные комплексы железа со спин-переменными (спин-кроссовер) свойствами. Обнаружены низкомерные надмолекулярные структуры металломезогенов с коррелированными спиновыми или электрическими свойствами. Развит метод ЭПР исследования жидкокристаллических металлсодержащих систем: обнаружен новый тип смектических фаз, выходящий за рамки известной классификации ЖК; показано, что стеклование металломезогенов из жидкокристаллической фазы в ряде случаев может приводить к усилению (по сравнению с кристаллической фазой) межмолекулярных взаимодействий.

  • Спин-кроссовер (S=1/2 « S=5/2) металлокомплексы. В последние годы синтезировано более 30 новых обладающих спин-переменными термо- и фотоуправляемыми свойствами комплексов Fe(III) на основе четырех (N2O2) и пяти (N3O2)дентатных оснований Шиффа донорного типа, а также их жидкокристаллических аналогов (включая димеры). Определены методом стационарного ЭПР основные электронные состояния ряда соединений и термодинамические параметры, характеризующие температурный переход от низкоспинового (S=1/2) к высокоспиновому (S=5/2) состоянию. Продемонстрировано сильное влияние противоионов как на спин-кроссовер, так и на жидкокристаллические свойства созданных соединений. Обнаружено одинаковое, независимое от температуры измерения, уменьшение интенсивностей спектров ЭПР при импульсном лазерном облучении (λ=532 нм) порошковых комплексов железа с пятидентатными основаниями Шиффа. Методом времяразрешенной спектроскопии ЭПР показано, что ответственны за наблюдаемый эффект быстро затухающие динамические процессы (возникновение эмиссионных спектров от основных состояний и спектров поглощения от возбужденных состояний), связанные с поглощением веществом энергии световой волны.

  • Железосодержащие магнитные наноструктуры с термо - и фотоуправляемыми свойствами на основе самоорганизующихся  дендримеров. Особый интерес представляют исследования сверхразветвленных макромолекул с центрально-симметричной структурой (дендримеров) способных проявлять жидкокристаллические свойства. Направленный поиск новых магнитных железосодержащих дендримеров и их исследование радиоспектроскопическими методами позволили:
    - обнаружить новое физическое явление – «магнито-ферроэлектрический кроссовер»;
    - создать новый полифункциональный магнитный материал, демонстрирующий сочетание различных физических свойств;
    - создать дендримерный нанокомпозит с магнитными/полупроводниковыми наночастицами гамма оксида железа и обнаружить в наночастицах одноосную магнитную анизотропию, завышенное значение константы анизотропии в отличие от объемного материала и переход наночастиц из суперпарамагнитного в ферримагнитное состояние с температурой блокировки ТБ = 18 К;
    - наблюдать квантово-размерный эффект: увеличение ширины запрещенной зоны полупроводниковых наночастиц с уменьшением их диаметра;
    - создать новый фотомагнитный материал, в котором суперпарамагнитными свойствами наночастиц можно управлять за счет импульсного лазерного облучения;
    - обнаружить новый жидкокристаллический материал, демонстрирующий молекулярную нестабильность. Подробнее...

  • Кристаллические оксиды железа биогенного происхождения (ферритины, магнетиты), биомолекулы, металлокомплексы в биоподобных гиперразветвленных полимерах.
    В результате исследования методом ЭПР патологических тканей человека (опухоли), крыс (модель гипогравитации, модель травмы спинного мозга) и нервных тканей улиток определены параметры сигналов, которые позволяют однозначно идентифицировать наночастицы магнетита биогенного происхождения. Показано, что для биологических объектов наиболее важными характеристиками сигналов являются немонотонное температурное поведение резонансного поля, ширины линии и интенсивности, а также зависимость резонансного поля от ориентации. Поскольку наличие таких сигналов свидетельствует об интенсивных процессах биоминерализации и аномальном накоплении железа в изучаемой ткани, как правило, сопровождающих патологии, применение метода ЭПР для анализа кристаллических форм железа в крови и тканях является перспективным в медико-биологических исследованиях.
    Методом ЭПР исследуются также новые полимерные матрицы - гиперразветвленные полиэфирополиамины с внедренными ионами металлов или наночастицами оксидов железа. Определены структуры координационных узлов меди(II) и локализация наночастиц в полимере.