МЕЖДУНАРОДНЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
Сибирского Отделения Российской Академии Наук
RU | EN




Проекты

Электронный Парамагнитный Резонанс в Химии, Науках о Материалах и Биологии


Молекулярный магнетизм
Классические ферромагнетики основаны на магнетизме атомарного уровня, в то время как молекулярные магниты, как следует из их названия, состоят из молекул. Неспаренные электроны могут взаимодействовать друг с другом (обменное взаимодействие), приводя тем самым к выстраиванию спинов (магнитных моментов) на молекулярном масштабе. Электронный Парамагнитный Резонанс (ЭПР) играет ключевую роль в изучении свойств молекулярных магнетиков благодаря возможности непосредственного детектирования состояний электронных спинов, измерения основных магнитных взаимодействий и установления их природы. 
mag
Мы изучаем новый тип молекулярных магнетиков, перспективных для создания различных магнитных и магнитно-механических наноустройств. Эти соединения семейства Cu(hfac)2LR часто называют "дышащие кристаллы", поскольку они претерпевают обратимые структурные перестройки с температурой, сопровождаемые изменениями магнитного момента. При понижении температуры расстояния между неспаренными электронами ионов меди и нитроксильных радикалов уменьшаются, что вкупе с изменением ориентации магнитных орбиталей приводит к резкому увеличению обменного взаимодействия и изменению его знака. В результате происходит спаривание части или всех спинов в соединении и изменение общей намагниченности образца. Мы показали, что магнитно-структурные перестройки в "дышащих кристаллах" могут быть также индуцированы светом. Используя ЭПР в различных частотных диапазонах (9 ГГц, 35 ГГц и выше), мы активно изучаем и оптимизируем свойства данных соединений, как с целью фундаментального изучения ключевых физических процессов, так и для разработки основ создания молекулярных спиновых устройств.
 
Другие типы изучаемых нами систем включают комплексы переходных и редкоземельных металлов с большим расщеплением в нулевом поле, вследствие чего они являются перспективными в дизайне мономолекулярных магнитов. 
 
Ключевые публикации:  Coord. Chem. Rev. 289–290 (2015) 341-356 (10.1016/j.ccr.2014.11.015), Angew. Chem. Int. Ed. 53 (2014) 10636 –10640 (10.1002/anie.201403672), J. Amer. Chem. Soc. 136 (2014) 10132–10138 (10.1021/ja504774q),  J. Amer. Chem. Soc. 134 (2012) 16319-16326 (10.1021/ja306467e), J. Amer. Chem. Soc. 132 (2010) 13886-13891 (10.1021/ja105862w), Angew. Chem. Int. Ed. 47 (2008) 6897-6899 (10.1002/anie.200801400), J. Amer. Chem. Soc. 130 (2008) 2444-2445 (10.1021/ja710773u).
 
 
Металл-органические каркасы
Металл-органические каркасы (МОК, англ. MOF) состоят из кластеров или цепей ионов металлов, соединенных органическими линкерами. МОК активно исследуются на протяжении последних нескольких десятилетий. Трехмерные пористые каркасы, которые могут включать в себя одно-, двух- и трехмерные подсистемы каналов, имеют интригующие структуры, разнообразные топологии, и множество потенциальных применений, в т.ч. для разделения и хранения газов, катализа, микроэлектроники и т.д.
 
В нашей лаборатории мы применяем ЭПР для изучения свойств МОК и взаимодействий гость-хозяин между каркасом и адсорбированными в него молекулами. С этой целью мы применяем спиновые зонды (как правило нитроксильные радикалы) в качестве ЭПР-активных молекул, или парамагнитные допанты, включенные или присутствующие естественным образом в диамагнитных МОК. 
 
Ключевые публикации: J. Phys. Chem. Lett. 5 (2014) 20-24 (doi:  10.1021/jz402357v),   J. Phys. Chem. C 120 (2016) 10698-10704 (10.1021/acs.jpcc.6b02966).
 

Мы также активно участвуем в исследованиях по применению МОК в катализе и установлению механизмов протекающих реакции с помощью ЭПР.

 
Ключевые публикации:  En. Environ. Sci. 8 (2015) 364-375 (10.1039/c4ee02853h),   Sci. Rep. 6 (2016) 23676 (10.1038/srep23676).
 
 
Фотовозбужденные молекулы
На протяжении последних нескольких лет мы активно работаем над применением ионных жидкостей в качестве необычных сред для изучения/проведения фотохимических реакций. В частности, мы активно используем метод ЭПР с временным разрешением на фотовозюужденных триплетных молекулах, растворенных в ионных жидкостях, что позволяет получать уникальную информацию об эффектах нано/микроструктурирования, присущих ионным жидкостям. 
 
Ключевые публикации: J. Phys. Chem. B 119 (2015) 13440−13449 (10.1021/acs.jpcb.5b06792). 
 
 
Спиновые метки и структурные исследования биополимеров
В сотрудничестве с НИОХ СО РАН и ИХБФМ СО РАН мы изучаем биополимеры и их комплексы, используя новые спиновые метки с оптимизированными свойствами и новые подходы к их введению в биомолекулы. Как правило, мы используем методы дипольной ЭПР спектроскопии (Двойной Электрон-Электронный Резонанс, метод двухквантовой когерентности, и др.) для получения распределений по расстояниям между введенными спиновыми метками. Анализ полученных данных позволяет делать выводы о структуре и динамике изучаемых биомолекул. В своих исследованиях мы фокусируемся на новых метках (нитроксилы и тритилы), новых подходах к иммобилизации биообъектов, РНК и их рибосомных комплексах, ДНК.  
 

Ключевые публикации: J. Amer. Chem. Soc. 136 (2014) 9874–9877 (10.1021/ja505122n), J. Phys. Chem. Lett. 7 (2016) 2544-2548 (10.1021/acs.jpclett.6b01024), Nucleic Acids Reseach 44 (2016) 7935–7943 (10.1093/nar/gkw516).