Лаборатория рентгеноструктурного анализа
Научное направление
Исследование структуры веществ неорганического, органического и биоорганического происхождения рентгенографическими, рентгеноструктурными и кристаллохимическими методами. Установление закономерностей в строении, выявление связей функциональных свойств соединений с кристаллохимическими параметрами и поиск на этой основе новых функциональных материалов.
Основные достижения
На основе структурных определений монокристаллических и порошковых образцов определены кристаллические структуры и описана кристаллохимия фторидных, оксифторидных, гетеролигандных и гибридных органо-неорганических координационных соединений Pb(II), Sb(III), Bi(III), Ti(IV), Zr(IV), Hf(IV), In(III), Nb(V) и Ta(V); описана кристаллохимия аквафторидокомплексных соединений Zr(IV) с двухвалентными (Mg2+, Zn2+), с гомо- (Li+ и K+) и гетеровалентными (Li+, (NH4)+, Cs+ и Mg2+) внешнесферными катионами, а так же кристаллогидрата со смешанными катионами-комплексообразователями Zr4+ и In3+. Изучены и охарактеризованы полиморфные фазовые переходы и структурные превращения при термодеструкции соединений. Выявлены закономерности влияния состава, гидратного числа, заряда и размера внешнесферного катиона на формирование кристаллических структур комплексных фторидов Zr(IV).
В системе RbF−CuF2−InF3−H2O/HF синтезирован новый кристаллогидрат Rb4[Cu2+(H2O)6](InF6)2[Cu+(OH)(H2O)5]x(H2O)6-6x (x = 0,08). Элементарная ячейка нового соединения содержит одновалентную медь в виде линейного диаква-иона H2O–Cu+–OH2, который внедряется в пространство молекул кристаллизационной воды. Формирование линейных групп из одновалентной меди и двух молекул воды считается энергетически выгодным в водных растворах меди(I), но в структуре кристалла такие группы обнаружены впервые. Присутствие в составе соединения гидроксид-иона (OH)– отражается в наличии в ИК спектре соединения полосы при 3587 см-1. Методом рентгеноструктурного анализа монокристаллов исследованы кристаллические структуры Mg(H2O)6BF6 (B = Si, Ge, Ti), претерпевающие температурный фазовый переход из моноклинной фазы (P21/c) в тригональную (R-3m). Несоразмерных фаз между этими модификациями не обнаружено. Тригональная фаза со структурой R-3m сосуществует в одной и той же элементарной ячейке с тригональными фазами низкой интенсивности других пространственных групп.
Определены кристаллические структуры разнометальных комплексов лантаноидов и p-элементов и полимерных композиций на их основе, в том числе лантанидные триболюминофоры и оптические хемосенсоры на основе соединений европия, тербия и бора. Предложены модель и механизм формирования триболюминесцентных свойств. Показан ряд причинно-следственных связей между особенностями атомного строения веществ и их оптическими свойствами.
С помощью разработанного нами кристаллохимического метода расчета структурно-магнитных моделей соединений был проведен поиск и найдены следующие перспективные магнитные материалы: сильно фрустрированные антиферромагнетики – спиновые жидкости, магнетоэлектрики, мультиферроики, хиральные магнитные солитоны и новые магнитные материалы – стрейнтроники.
Дальний Восток обладает природными синтетическими реакторами – вулканами Камчатки и Курил. Результаты наших расчетов показывают перспективность сильно фрустрированных антиферромагнитных минералов Камчатки для спинтроники.
Существенным вкладом в кристаллохимию высокотемпературных сверхпроводников стали также результаты наших исследований по выявлению критических кристаллохимических параметров, контролирующих температуру перехода в сверхпроводящее состояние.
Значимым вкладом в кристаллохимию стали наши более ранние работы: по исследованию роли стереохимической активности неподеленной пары электронов непереходных элементов в строении их соединений и в переходах полупроводник–металл; по определению роли релятивистских эффектов в образовании многоатомных катионов ртути; по установлению факторов, определяющих синтез пленок заданного состава и структуры на титане и цирконии в условиях микроплазменных разрядов.
На постоянной основе в лаборатории проводятся исследования по качественному и количественному фазовому составу материалов, полученных в лабораториях Института, что позволяет прогнозировать синтез новых материалов с заданной структурой и свойствами.
Лаборатория входит в состав ЦКП «Дальневосточный Центр структурных исследований». В рамках работы ЦКП в лаборатории проводятся исследования строения новых соединений металлоорганического, органического и биоорганического происхождения, которые синтезируются в академических институтах и университетах Дальневосточного региона.
В лаборатории осуществляется постоянное научное сотрудничество с Институтом биоорганической химии ДВО РАН им. Г.Б Елякова, Институтом геологии и природопользования ДВО РАН, Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН, Дальневосточным федеральным университетом.
Результаты исследований сотрудников лаборатории за последние пять лет опубликованы в одной монографии, более чем в восьмидесяти статьях в ведущих отечественных и зарубежных рецензируемых научных журналах. Защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по теме «Кристаллогидраты комплексных фторидов циркония(IV): синтез, строение и структурные превращения при термодеструкции».
Сотрудники
Публикации лаборатории
- Zheleznov V.V., Opra D.P., Saenko N.S., Sarin S.A., Sokolov A.A., Kuryavy V.G., Stonkus O.A., Ustinov A.Yu., Zavidnaya A.G., Shlyk D.H., Lukiyanchuk I.V., Gnedenkov S.V.. Improving the performance of hard carbon for sodium‑ion batteries by coating with molybdenum disulfide nanosheets // Journal of Materials Science . 2026. С. 2394–2411.
- Nadaraia K.V., Golysheva A.A., Belov E.A., Lyapin D.A., Gerasimenko M.S., Nadaraia M.A., Pleshkova A.I., Imshinetskiy I.M., Shichalin O.O., Belov A.A., Papynov E.K., Atarshchikov S.S., Mashtalyar D.V.. Biocompatible hybrid surface layers on porous magnesium structures fabricated by spark sintering // Journal of Functional Biomaterials . 2025. Т. 16, № 8.
- Galkin N.G., Goroshko D.L., Galkin K.N., Subbotin E.Yu., Balagan S.A., Goroshko O.A., Chernev I.M., Chernev I.M., Maslov A.M., Dotsenko S.A., Kropachev O.V., Gutakovskii A.K., Gerasimenko A.V.. Crystal structure and thermoelectric efficiency of FeSi films on Si substrates: Shunting effects and first-principles calculations of lattice thermal conductivity // Journal of Vacuum Science & Tech . 2025. Т. 44, № logy.
- Курявый В.Г., Ткаченко И.А., Герасименко А.В.. Cuнтeз сложных оксидов в плазме uмпульсного высоковольтного разряда // Вестник ДВО РАН . 2025, № 4. С. 97–108.
- Opra D.P., Neumoin A.I., Sinebryukhov S.L., Sokolov A.A., Stonkus O.A., Ustinov A.Yu., Gerasimenko A.V., Gnedenkov S.V.. Hierarchical nanocomposite based on Na2Ti3O7 and Fe2O3 for electrochemical sodium ion storage: Preparation and characterization // Journal of Energy Storage . 2025. Т. 128.
- Piatkova M.A., Nadaraia K.V., Ponomarenko A.I., Manzhulo I.V., Gerasimenko M.S., Pleshkova A.I., Belov E.A., Imshinetskiy I.M., Fomenko K.A., Osmushko I.S., Kozlov A.G., Gnedenkov S.V., Mashtalyar D.V.. Hybrid surface layers with antibacterial and anti-inflammatory activity for implants materials // Journal of Magnesium and Alloys . 2025. Т. 13, № 5. С. 2343–2357.
- Fedorenko E.V., Mirochnik A.G., Gerasimenko A.V., Lyubykh N.A., Beloliptsev A.Yu., Mayor A.Yu., Egorov A.E., Kostyukov A.A., Burtsev I.D., Nguyen T.M., Shibaeva A.V., Markova A.A., Kuzmin V.A.. Molecular design of −substituted boron difluoride curcuminoids: Tuning luminescence and nonlinear optical properties // Journal of Photochemistry & Photobiology A: Chemistry . 2025. Т. 460.
- Arefieva O.D., Vasilyeva M.S., Slavenskaya A.I., Efimov I.M., Shlyk D.Kh.. Optimization of biogenic silica content in SiO2/Bi2O3 mixture for obtaining efficient photocatalysts by mechanochemical activation method // Theoretical Foundations of Chemical Engineering . 2025. Т. 59, № 1. С. 27–32.
- Budnikova Yu.B., Vasilyeva M.S., Lukiyanchuk I.V., Egorkin V.S., Tkachev V.V., Korochentsev V.V., Shlyk D.H., Arefieva O.D., Marchenko A.V., Myagchilov A.V.. Plasma electrolytic preparation of film CoWO4/WO3 p-n heterostructures and their photocatalytic and electrochemical properties // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry . 2025. Т. 467.
- Volkova L.M.. Structurally induced magnetic transitions in layered dichalcogenides MoQ2 (Q = S, Se, Te) and double hydroxides (M2+)6Al3(OH)18[Na(H2O)6](SO4)2 6H2O (M2+ = Mn2+, Fe2+) under mechanical deformation // Materialia . 2025. Т. 39.
- Novikova S., Gilev A., Brikmans A., Priymak I., Shlyk D., Nesterova O., Egorin A.. The potential of hydroxyapatite for the remediation of lead-contaminated territories: A case study of soils in Primorsky Krai // Sustainability . 2025. Т. 17, № 6.
- Tarkhanova I.G., Zelikman V.M., Lukiyanchuk I.V., Vasilyeva M.S., Tkachev V.V., Korochentsev V.V., Shlyk D.H.. Ti-supported oxide coatings based on MWO4 (M = Fe, Co, Ni): Plasma electrolytic synthesis, characterization and catalytic properties in S, N-heterocycles peroxide oxidation // Molecules . 2025. Т. 30, № 9.
- Opra D.P., Sinebryukhov S.L., Sokolov A.A., Gerasimenko A.V., Sukhoverkhov S.V., Sidorin A.E., Zavidnaya A.G., Gnedenkov S.V.. Unraveling the electrochemical reaction mechanism of bronze-phase titanium dioxide in sodium-ion batteries // Reactions . 2025. Т. 6, № 4.
- Egorin A.M., Novikova S.A., Priymak I.D., Privar Y.O., Brikmans A.V., Shlyk D.Kh., Gilev A.M., Nesterova O.V.. Valorization of birch biochar: An efficient and sustainable solution for lead decontamination of water // Biomass . 2025. Т. 5, № 4.
- Vasilyeva M.S., Arefieva O.D., Budnikova Yu.B., Korochentsev V.V., Bukhari M.A., Tkachev V.V., Shlyk D.H., Zverev G.A.. ZnO NPs decorated on TiO2–SiO2 PEO coatings for photocatalytic applications // Results in Surfaces and Interfaces . 2025. Т. 1, № 16.