Центр "Компьютерного моделирования неорганических и композитных наноразмерных материалов"

Искусственный фотосинтез - это химический процесс, который биомимикрирует естественный процесс фотосинтеза для преобразования солнечного света, воды и углекислого газа в углеводы и кислород. Термин искусственный фотосинтез обычно используется для обозначения любой схемы захвата и хранения энергии солнечного света в химических связях топлива (солнечного топлива). Предлагаемое исследование направлено на поиск новых материалов для реализации фотокаталитического расщепления воды с образованием водорода и кислорода

Исследование влияния внешних возмущений, таких как механические деформации, электрическое поле на физико-химические свойства низкоразмерных наноматериалов. Изучение и описание закономерностей между атомной структурой и свойствами. Создание аналитической модели для расчета поляризации и пьезоэлектрических коэффициентов в двумерных материалах. Обучение модели на основе нейросетей для описания связи между структурой и пьезоэлектрическими свойствами.

Фокус научных интересов в области низкоразмерных наноструктур все больше смещается в сторону тех двумерным материалов, синтез которых возможен только в лабораторных условиях. Это происходит из-за того, что большинство двумерных материалов, получение которых возможно из кристаллических материалов природного происхождения, имеющих слоистую структуру (графен, дихалькогениды переходных металлов и пр.) уже были подвергнуты всестороннему исследованию. Теоретические подходы предсказания и исследования новых материалов позволяют значительно сократить затраты времени на экспериментальный синтез и исследование материалов, перспективных для применения в электронике, катализе и сенсорике. Поиск новых низкоразмерных материалов, обладающих высокой удельной площадью поверхности и высокой чувствительностью для сенсорики является крайне сложной задачей с экспериментальной точки зрения. Для ускорения процесса поиска новых материалов в данном проекте предлагается использовать методы теоретического материаловедения.

Двумерные наноматериалы представляют собой перспективную платформу для создания материалов, имеющих потенциал для использования в широком диапазоне применений: оптике, сенсорике, катализе. Препятствием на пути к повсеместному применению вновь синтезируемых двумерных наноматериалов различного химического состава является их низкая стабильность в окружающей среде при нормальных условиях. Альтернативой к поиску новых низкоразмерных структур может служить функционализация известных структур дихалькогенидов металлов (ДПМ) и двумерных форм углерода, таких как графен и его производные (оксид графена (ОГ), восстановленный оксид графена) с целью придания им желаемых свойств. Таким образом возможно не только повысить их стабильность в окружающей среде, но и значительно улучшить их характеристики. Проект нацелен на поиск новых масштабируемых подходов по функционализации поверхности двумерных наноматериалов органическими молекулами для обнаружения перспективных покрытий не только для защиты материалов от деградации под воздействием окружающих условий, но и для наделения данного материала и всей получаемой новой гетероструктуры уникальным набором необходимых свойств для потенциального применения в индустрии.

Моделирование процессов имплантации УНТ, фуллеренов, атомных групп и ионов в поверхность низкоразмерных наноматериалов. Поиск возможных методов получения новых пористых наноструктур и квантовых точек с помощью имплантации.

Разработка и написание алгоритмов на основе метода сильной связи для изучения электронного транспорта в низкоразмерных наноматериалах.

Исследование нанопористых материалов на основе легких элементов, а также новых фаз Mo-S для применения в качестве фильтрующих элементов, химически активных поверхностей получения и хранения водорода, элементов литий-ионных аккумуляторов