КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-23-01130

НазваниеИзучение твёрдофазных фотохимических превращений прецизионным методом измерения кинетики по макроскопическому механическому отклику кристаллов

Руководитель Чижик Станислав Александрович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-202 - Химия твердого тела, механохимия

Ключевые слова кинетика твёрдофазных химических реакций, фотохимические реакции в кристаллах, фотомеханический отклик, механические напряжения, реакционно-механическая обратная связь, фотомеханические актуаторы

Код ГРНТИ31.15.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Изучение фотохимических превращений в твердых веществах приобрело высокую актуальность в последние годы благодаря большому интересу к эффектам фотомеханического отклика кристаллов. Фотомеханический отклик относится к разновидности хемомеханических эффектов, в которых структурные изменения в твердых веществах, претерпевающих различные химические или фазовые превращения, проявляются на макроскопическом масштабе в виде изгибов и скручивания кристаллов, спонтанных макроскопических перемещений, взрывообразного разрушения и прочего. Интерес к этим явлениям обусловлен возможностью их использования в работе микромеханических устройств, актуаторов, управляемых светом, теплом, влажностью и т.д. Наряду с потенциальной прикладной значимостью подобных эффектов, их можно использовать для изучения кинетики вызывающих их превращений, что дает новые возможности для изучения механизмов твердофазных реакций. Так, измерение кинетики изгиба тонких кристаллов, часто наблюдающегося при фотохимических реакциях, позволяет, путем решения обратной задачи, определять распределения степени превращения по толщине кристалла в различные моменты времени. Подобная методология была ранее развита авторами для изучения обратимой реакции фотоизомеризации в кристаллах [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3). Кинетика изгиба кристаллов, засвечиваемых в разработанной экспериментальной установке, регистрируется видео или фотосъемкой кристаллов или отраженного от них лазерного луча, автоматически анализируется программным алгоритмом, определяющим параметры деформации, и обрабатывается с использованием кинетической модели. Было показано, что методика характеризуется высокой чувствительностью, на уровне десятых долей процента, к изменению степени превращения и к неоднородности превращения по толщине кристалла, что является недоступным уровнем для большинства традиционных методов, применяемых в изучении твердофазной кинетики. Интерпретация получаемых кинетических данных позволяет с высокой точностью установить набор основных характеристик, определяющих течение превращения: константы скоростей реакций, квантовый выход реакции, коэффициенты поглощения излучения, ориентацию электрических дипольных моментов переходов и их зависимости от температуры, степени превращения и макроскопических деформаций, вызываемых превращением. Достигнутые результаты позволяют предполагать, что дальнейшее развитие этого метода превратит его в одно из высокоэффективных средств исследований в химии твердого тела. В предлагаемом проекте планируется использовать методику для изучения кинетики фотомеханического отклика на ряде молекулярных и комплексных соединений, демонстрирующих фотомеханический эффект в результате реакции изомеризации. Ожидается осуществить исследования фотохимических превращений, вызываемых излучением с различными длинами волн и ориентацией плоскости поляризации, получить кинетические параметры реакций в изучаемых веществах и сделать выводы о механизме превращений, вызывающих механический отклик. Исследования планируется провести на монокристаллах различных веществ, включая [Co(NH3)5NO2]Cl(NO3), его твёрдые растворы с [Co(NH3)5NO2]Br(NO3), соединения из ряда диарилэтена и азобензола. Центральная фундаментальная задача проекта состоит в изучении явления обратной связи - влияния изменяющегося в ходе превращения кристаллического окружения на само превращение, на величины квантового выхода реакции. Полученные результаты планируется сопоставить с выводами независимого метода исследований - лазерного импульсного фотолиза, позволяющего анализировать появление короткоживущих интермедиатов фотохимического превращения в пикосекундном разрешении. Ожидаемые результаты будут значимы для твердофазной фотохимии и в исследованиях фотомеханических актуаторов.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---