ОТДЕЛ ЭЛЕКТРОНИКИ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И НАНОСТРУКТУР

НАУЧНЫЙ ПРОФИЛЬ ОТДЕЛА

Создание органических материалов и изделий на их основе с необычными, практически важными свойствами (синтетические металлы, органические ферромагнетики, органические полупроводники, фотопроводники и фотопреобразователи) Отдел включает специалистов по экспериментальной и теоретической физике, квантовой химии, материаловедению, электронике и приборостроению, физико-химическим методам исследования.

Экспериментальные исследования ведутся в следующих направлениях: Синтез и исследование электрофизических свойств углеродных материалов и проводящих полимеров, создание радиозащитных и радиопоглощающих материалов, синтез и исследование органических фотопреобразователей. Отдел также проводит прикладные исследования, технологические и технические разработки.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ОТДЕЛА

Отдел электроники органических материалов был создан в 1986 году в Институте химической физики им. Н.Н. Семёнова АН СССР выдающимся ученым в области химической физики, членом-корреспондентом РАН Александром Анатольевичем Овчинниковым (1938-2003), который долгие годы руководил отделом и в значительной мере определял тематику проводимых исследований. Большую роль в становлении Отдела сыграл профессор Валерий Наумович Спектор. Основное научное направление Отдела – фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования в области электроники органических материалов, направленные на создание органических материалов с необычными, практически важными функциональными свойствами: синтетических металлов, органических ферромагнетиков, проводящих полимеров и композитов на их основе, органических полупроводников, фотопроводников и фотопреобразователей.

Основные направления теоретических исследований Отдела – изучение электронной структуры органических макромолекул; электронных свойств систем пониженной размерности; роли электронных корреляций и их влияния на свойства материалов; электрофизических свойств неупорядоченных композитных материалов и квантовых наносистем; электронных и механических свойств фуллеренов и углеродных нанотруб. Экспериментальные исследования ведутся в следующих направлениях: синтез и исследование электрофизических свойств углеродных материалов и проводящих полимеров, создание радиозащитных и радиопоглощающих материалов, синтез и исследование органических фотопреобразователей. Отдел также проводит прикладные исследования, технологические и технические разработки. Особенностью организации работ в отделе является интеграция теоретических, технологических и прикладных исследований функциональных свойств органических материалов как на молекулярном, так и на макроскопическом уровне в зависимости от их структуры. К числу значительных научных результатов, полученных в Отделе необходимо, прежде всего, упомянуть работы по синтезу и исследованию нового класса органических соединений – органических ферромагнетиков. Идея о возможности существования органического ферромагнетизма была высказана А.А. Овчинниковым в конце 80-х годов. Им были сформулированы принципы строения и предсказаны пути синтеза органических ферромагнетиков и предсказана новая магнитная форма углерода – ферроуглерод, который может быть получен из графита замещением определенных sp2 атомов углерода sp3 атомами. Под руководством А.А. Овчинникова был синтезирован первый чисто органический ферромагнетик – полиБИПО, полученный полимеризацией монодиацетилена. Впоследствии в Отделе были синтезированы и другие органические ферромагнетики с более высокими значениями остаточной намагниченности. Приоритет этих работ признан во всем научном мире.

Широкую известность получили проводимые в Отделе теоретические исследования электронной структуры молекул с сопряженными связями и синтетических металлов. Была построена теория невалентных коллективных донорно-акцепторных взаимодействий для широкого класса органических проводников, и на основе этой теории предсказаны, а впоследствии обнаружены экспериментально, фазовые переходы с изменением ионного состояния в этих соединениях под давлением. К числу значительных достижений Отдела относятся работы по теории диффузионно-контролируемых химических реакций, в которых впервые было показано, что их кинетика на больших временах определяется флуктуационными эффектами. Значительные успехи были достигнуты в экспериментальном изучении электрических и оптических свойств большого класса органических соединений. В частности, совместно с Институтом спектроскопии РАН создан уникальный фемтосекундный спектрометр, с помощью которого исследованы фемтосекундные процессы в полимерных материалах в широком спектральном диапазоне. Проведены комплексные исследования полифункциональных полимеров и разработаны методы получения полимерных пленок, способных к модификации в широких пределах их электрофизических и оптических свойств, для создания эффективных проводящих материалов.

Научные исследования Отдела проводились и проводятся в тесном сотрудничестве с другими научными организациями как в нашей стране (Институт спектроскопии РАН, Институт химической физики РАН, Институт химии РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, Физико-химический институт им. Л.Я. Карпова и др.), так и за рубежом (Институт физики твердого тела Макса Планка, Штутгарт; Институт физики сложных систем Макса Планка, Дрезден; Исследовательский центр компании United Technology, США; Университет Фрибурга, Швейцария; Чикагский университет; Суперкомпьютерный Центр Огайо и др.)

В настоящее время тематика научных исследований включает как традиционные для отдела направления, так и новые, относящиеся к теоретическим и экспериментальным исследованиям наноструктур и бионаносистем. В структуре отдела – четыре лаборатории (статистической физики; электрофизики органических материалов и композитов; прикладной электродинамики и фотоники композиционных материалов и наноструктур; компьютерного моделирования биомолекулярных систем и наноматериалов), в которых работают 30 научных сотрудников, в том числе 8 докторов и 17 кандидатов наук.

За прошедшие 15 лет сотрудниками отдела было опубликовано свыше 200 статей в ведущих научных отечественных и зарубежных журналах, сделано более 50 приглашенных и пленарных докладов на престижных международных конференциях. За этот период в отделе защищено 5 докторских и 11 кандидатских диссертаций. На базе отдела было подготовлено к защите 7 аспирантских и 20 дипломных работ. Сотрудники участвуют в педагогической деятельности, читая курсы лекций и проводя семинары для студентов МФТИ, Института дружбы народов и др. В отделе проходили практику студенты университетов Германии, Испании, Швейцарии, Греции. Научные исследования отдела поддерживались грантами ведущих научных школ, РФФИ, МНТЦ, INTAS, Программами Президиума РАН, грантом Президента РФ для молодых ученых.