«От молекул к экосистемам: высокоэффективные сорбенты для обезвреживания экологических поллютантов»

Сфера деятельности:

Это очень грандиозная задача и для того, чтобы ей эффективно заниматься, надо много сил отдавать непосредственно химии получения сорбента (это и химический дизайн сорбента, и химические превращения полимеров, и работа с реакционной способностью различных классов соединений). Кроме того, необходимо детально изучать кинетику и термодинамику сорбционных процессов, находить математические модели, наиболее точно описывающие сорбционные процессы и даже иногда привлекать аппарат квантовой механики. То есть это очень обширная и многогранная деятельность. Основная задача проекта заключается в том, чтобы на уровне молекул разобраться, как работает сорбент. Затем нам нужно понять, как его «довести до ума», то есть улучшить его сорбционное поведение на молекулярном уровне, чтобы в конечном итоге выйти на полевые испытания его работы в экосистемах.

Разумеется, нельзя объять необъятное, и поэтому используются в качестве основы для создания сорбционных материалов природные полисахариды (целлюлозу, хитозан, хитин) и слоистые двойные гидроксиды – высокоэффективные аналоги глин.

Для синтеза и химической модификации производных полисахаридов приходится вникать в самый тонкости полимерной и органический химии. Команда проекта пополняет научные знания разработкой совершенно новых, иногда даже революционных подходов к химической модификации полимеров. Именно в нашей группе началось новое научное направление – «полимераналогичные преварщения хитозана под действием ультразвука», которое легло в основу моей докторской диссертации и получило широкое развитие в других научных группах химиков-полимерщиков в России и за рубежом.

Для синтеза слоистых двойных гидроксидов (СДГ) приходится широко использовать методы неорганической химии, поскольку СДГ – это типичные неорганические соединения. Группа развивает различные подходы для получения СДГ в виде микро- и наночастиц, меняем их степень кристалличности путём воздействия ультразвуком, микроволнами, гидротермальным воздействием.

Сейчас команда проекта много сил отдаёт получению разных по структуре композитных материалов, в которых входит и полимер, и СДГ. Иначе говоря, объединяют полимерную химию с неорганической. Это даёт возможность получать пористые материалы, плёночные материалы с выдающимися механическими свойствами исходя из совершенно экологически безопасных полисахаридов и СДГ (в состав последних входят одни из самых нетоксичных элементов – двухвалентный магний и трёхвалентное железо).

Уникальность:

Особенность заключается в подходе к разработке самих материалов и их «молекулярной настройке» на нужный лад с помощью

• ультразвуковых колебаний

• сочетания ультразвука и высокого гидростатического давления.

Это очень перспективный подход, который родился в этой области науки совершенно недавно. И команда проекта – одни из первопроходцев, осваивающих, развивающих и оптимизирующих этот подход.