Тема: "Структурные свойства жидкофазных и флюидных систем с различными типами межмолекулярных взаимодействий в широких интервалах параметров состояния" Руководитель темы: доктор химических наук, профессор Тростин В.Н. Генеральное направление исследований - структурный анализ жидкофазных объектов в широком диапазоне параметров состояния. Важнейшие решаемые задачи - выявление специфики ближнего окружения ионов в растворах, установление закономерностей формирования дифузионно-усредненных структур водно-электролитных систем. Используемые методы: экспериментальный - метод дифракции рентгеновских лучей, теоретический - метод интегральных уравнений. Основные проблемы: Физико-химические свойства жидких растворов определяются как структурными особенностями, так и характером межмолекулярных взаимодействий. Установление количественных связей структурных и энергетических характеристик с физико-химическими свойствами представляет одну из фундаментальных научных проблем теории жидкого состояния. Для разработки и внедрения новых экологически чистых технологических процессов и методов получения материалов с заранее заданными свойствами необходимо располагать достоверными и взаимосогласованными данными о свойствах растворов, используемых в этих процессах. Особый интерес в связи с этим представляют малоизученные концентрированные и многокомпонентные растворы, которые обычно используются на практике, а также фактически неисследованные водно-электролитные системы в экстремальных условиях. В задачи исследований лаборатории входит определение структурных особенностей и характера межмолекулярных взаимодействий в растворах электролитов различных концентраций, включая стеклообразное состояние, многокомпонентных систем, являющихся основой ВТСП материалов, органических систем и смесей на их основе, а также растворов в широком диапазоне температур и давлений. В этом плане важное значение приобретает информация, получаемая прямыми структурными методами, среди которых широкое применение получил метод дифракции рентгеновских лучей на жидких растворах, причем возможности метода можно существенно расширить за счет привлечения к анализу данных рентгеноструктурного эксперимента результатов метода интегральных уравнений. Последний позволяет определять структурные характеристики объектов, недоступные в ряде случаев рентгеноструктурному анализу, и прогнозировать структурные свойства систем в экстремальных условиях. Основные результаты и текущее состояние исследований: Развит метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, позволяющий определять структурные параметры конденсированных систем в области больших расстояний (наноструктуры). Совместно с Фукуокским университетом (Япония) разработан уникальный метод скоростного рентгеноструктурного анализа на базе имэйджин-плэйт дифрактометра, позволивший исследовать структурные параметры жидких систем, поглощенных мезопористыми материалами в области низких температур. На основании собственных рентгенодифракционных данных и литературной информации использован системный подход к анализу структуры водных растворов электролитов в широкой области концентраций и температур, дающий возможность прогнозировать структурные характеристики жидкостей. Развивается один из методов статистической теории жидкостей - метод интегральных уравнений, надежность которого подтверждалась согласованием с экспериментальными рентгеноструктурными результатами. Создан банк данных по структурным характеристикам ионов в растворах с кислородсодержащими анионами, а также выявлены осо-бенности формирования структуры ряда растворов 1:1 электролитов в области высоких параметров состояния. В числе разработок: использование комбинации методов рентгеноструктурного анализа и интегральных уравнений для получения более детальной информации о характере ближнего упорядочения в водно-электролитных системах. Данная методика позволяет установить структурные характеристики объектов, которые не могут быть получены корректно в рентгенодифракционных исследованиях: разбавленных и бесконечно разбавленных водных растворов электролитов структурные параметры гидратации ионов близкого радиуса или с радиусами, близкими к ионному радиусу кислорода неэмпирический способ прогнозирования структурных свойств водно-электролитных систем в труднодоступных для экспериментальных методов областях параметров состояния (при высоких температурах и давлениях, в подкритической, критической и сверхкритической областях, в условиях переохлаждения и стеклования). Тема: "Термодинамика, структура и реакционная способность в многокомпонентных жидкофазных системах" Научный руководитель: доктор химических наук, профессор В.П. Королев Исследуются тепловые свойства многокомпонентных электролитных и неэлектролитных растворов в широком интервале концентраций и температур, термодинамика водных растворов биологически-активных веществ. Особое внимание уделяется изучению особенностей проявления гидрофобных эффектов в термодинамических свойствах многокомпонентных водосодержащих систем, зависимость гидрофобного взаимодействия от температуры и размера неполярной частицы, а также сольвофобных эффектов. Важным направлением исследований является изучение взаимосвязи свойств тройных систем бинарный растворитель- растворенное вещество со свойствами составляющих их компонентов, а также свойствами бинарных растворителей. Изучаются закономерности изменения свойств в гомологических рядах соединений. Методом компьютерного моделирования изучаются особенности проявления сольвофобных эффектов в растворах сферических неполярных частиц малого и большого размера в системах с сетками Н-связей. Ключевые слова структурная химия конденсированных систем, ионная сольватация, рентгеноструктурный анализ жидкостей и растворов, калориметрия, физическая химия растворов, тепловые свойства и структура многокомпонентных жидких систем