Завідувач лабораторії – ПАВЛІЩУК Віталій Валентинович
член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор

Інститут фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського НАН України

Проспект Науки, 31 м. Київ, 03039, Україна

тел.: 38 (044) 525-42-24; 38 (044) 525-62-24;

факс 38 (044) 525-62-16;

e-mail: shchuk@inphyschem.nas-kiev.ua

В 1994р. в Інституті при відділі вільних радикалів було створено лабораторію спектроскопії полімерів, яку очолив канд.фіз.-мат.наук В.Г.Головатий. В лабораторії проводилися роботи з розробки фундаментальних основ мас спектрометрії з полевою іонізацією, зокрема були закладені теоретичні основи методу іонізації електричним полем, систематично досліджено закономірності десорбції молекулярних іонів та фрагментів з поверхні в умовах проведення мас-спектрометричного експеримента. В.Г.Головатим зі співробітниками було розроблено ряд нових методик виготовлення джерел полевих іонів з металічним покриттям з різних атомів металів, зокрема заліза, нікелю, міді, цинку, золота, що дозволило суттєво розширити можливості методу мас спектрометрії для дослідження речовин, що потребують м’яких умов іонізації.  Створені в лабораторії методики було широко застосовано при дослідженнях в галузі хімічної будови і кінетики, каталіза, фізико-неорганічної хімії, вирішенні ряду медико-біологічних проблем, вивченні адсорбції ряду субстратів.

З  2004 р. лабораторію очолює д-р хім. наук В.В.Павліщук. В цей період в лабораторії розпочато фундаментальні дослідження спрямовані на встановлення зв’язку між молекулярною і кристалічною будовою поліядерних комплексів перехідних металів і такими їх фізичними властивостями, як магнітні, адсорбційні, каталітичні тощо. Зокрема встановлені основні електронні і топологічні чинники, що впливають на тип та енергії обмінних взаємодій в молекулярних системах з спіновим обміном, встановлено, що наявність непрямих обмінних взаємодій, які притаманні цим комплексам, призводить до виникнення магнітного впорядкування в межах однієї молекули. Знайдено, що тип магнітного впорядкування залежить як від типу магнітних обмінних взаємодій, так і від топології розташування іонів металів в поліядерному каркасі. Велика увага приділяється  розробці нетрадиційних методів одержання нанооксидів перехідних металів та різноманітних композитних матеріалів на їх основі за рахунок активації механохімічним шляхом, мікрохвильовим опроміненням та сольвотермічним розкладом поліядерних комплексів. Була показана перспективність одержаних наномагнітних композитів як адсорбентів для селективного експрес- вилучення з сироватки крові окремих класів протеїнів, зокрема глобулінів.

 

Основні напрямки досліджень

В лабораторії проводяться дослідження в ряді актуальних напрямків сучасної фізико-неорганічної хімії, зокрема:

• теорія хімічної будови координаційних сполук;
• молекулярний магнетизм поліядерних комплексів 3d- і 4f- металів;
• процеси з переносом електрону: електрохімія координаційних сполук, кінетика і механізми редокс-реакцій;
• фізична хімія нанорозмірних магнітних часток;
• адсорбційні процеси за участю координаційних полімерів.

 

 

Виконуються науково-дослідні роботи з використанням фізичних методів досліджень:

— мас-спектрометрія (іонізація молекул електронним ударом, сильним електричним полем, бомбардування швидкими атомами) для ідентифікації речовин та вивчення їх будови;

— радіоспектроскопія (ЯМР, ЕПР) для одержання якісних та кількісних характеристик різних хімічних, електрохімічних, фотохімічних та інших процесів;

— просвічуюча електронна мікроскопія нанорозмірних і наноструктурованих речовин, композитів і матеріалів.

Найважливіші результати за останні роки

• встановлено зв’язок молекулярної і кристалічної будови координаційних полімерів і поліядерних комплексів  перехідних металів з такими  фізичними властивостями, як магнітні, адсорбційні, каталітичні тощо. Виявлені, зокрема, основні електронні і топологічні чинники, що впливають на тип та енергію обмінних взаємодій в молекулярних системах з спіновим обміном. Знайдено, що наявність непрямих антиферомагнітних обмінних взаємодій, які притаманні цим комплексам, призводить до виникнення локального феромагнітного впорядкування в межах однієї молекули; отримані одновимірні координаційні полімери з феро- та ферімагнітним впорядкуванням в  ланцюзі.

 

• Обгрунтуваний і розроблений новий підхід до створення ферімагнітних нанооксидів і нанокомпозитів на їх основі шляхом термолізу або мікрохвильової активації поліядерних комплексів, в результаті чого було отримано ряд суперпарамагнетиків з високою температурою Кюрі і з вузьким розподілом наночасток за розмірами;

 

• розроблено метод магнітної експрес- сепарації імуноглобулінів з сироватки крові, який дозволяє суттєво підвищити ефективність процесу їх виділення; створено новий магнітно-люмінесцентний нанокомпозит CoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃:Eu₂O₃ і встановлена здатність його частинок до проникнення в клітини макрофагів, що може знайти використання як для діагностики, так і лікування онкологічних захворювань шляхом гіпертермії.

 

  Показано, що зміни структурних параметрів пористих координаційних полімерів (ПКП) від температури та кількості адсорбованого субстрату мають симбатний характер, що дозволяє одержати важливу інформацію про зміну молекулярної будови ПКП при входженні адсорбата до його пор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аспіранти лабораторіїї за виконанням дисертаційних робіт

Наукові зв’язки

Хімічний факультет університету Дрекселя, Філадельфія, США – проф. А.В.Еддісон- договір про співпрацю в галузі фізико-неорганічної хімії поліядерних комплексів.

Лабораторія хімії твердого стану CNRS, Ренн, Франція – проф. Л.Уаб- гранти в рамках договору про співпрацю між НАН України і CNRS- дослідження магнітних властивостей метал-радикальних комплексів і наночастинок.

Хімічний факультет університету Меморіал. Канада, проф. Л. Томпсон – дослідження молекулярного магнетизму поліядерних комплексів;

Інститут загальної і неорганічної хімії ім. М.С.Курнакова РАН – академіки В.М.Новоторцев і І.Л.Єрьоменко- в рамках гранту INTAS 2004-2007 рр.- дослідження молекулярної і кристалічної структури поліядерних комплексів.

Наукові співробітники лабораторії:

 

Список вибраних публікацій

1. Pavlishchuk, S.V. Kolotilov, A.W. Addison, M.J. Prushan,  D. Schollmeyer, L.K.Thompson, E.A.Goreshnik A Tetrameric Nickel (II) “Chair” with both Antiferromagnetic Internal Coupling and Ferromagnetic Spin Alignment Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, No. 24, 4734-4737.

2. S.V. Kolotilov, O. Shvets, O. Cador, N. Kasian, V. G. Pavlov, L. Ouahab, V. G. Ilyin, V. V. Pavlishchuk Synthesis, structure and magnetic properties of porous magnetic composite, based on MCM-41 molecular sieve with Fe₃O₄ nanoparticles J. Solid State Chem. 2006, 179, 8, 2426-2432.

3. Gavrilenko K.S., Punin S.V., Cador O., Golhen S., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. Synthesis, Structure, and Magnetism of Heterometallic Carboxylate Complexes [Mn^III₂M^II₄O₂(PhCOO)₁₀(DMF)₄], M = Mn^II, Co^II, Ni^II, Inorg. Chem., 2005, 44(16), 5903-5910.

4. Gavrilenko K.S., Punin S.V., Cador O., Golhen S., Ouahab L., Pavlishchuk V.V. In situ generation of carboxylate: an efficient strategy for a one-pot synthesis of homo- and heterometallic polynuclear complexes, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(35), 12246-12253.

5. V. N. Dorofeeva, S. V. Kolotilov, M. A. Kiskin, R. A. Polunin, Z. V. Dobrokhotova, O. Cador, S. Golhen, L. Ouahab, I. L. Eremenko, V. M. Novotortsev 2D Porous Honeycomb Polymers versus Discrete Nanocubes from Trigonal Trinuclear Complexes and Ligands with Variable Topology Chem. Eur. J., 2012, 18, 5006 – 5012.

6. A. V. Pavlishchuk, S. V. Kolotilov, M. Zeller, O. V. Shvets, I. O. Fritsky, S. E. Lofland, A. W. Addison, A. D. Hunter Magnetic and Sorption Properties of Supramolecular Systems Based on Pentanuclear Copper(II) 12-Metallacrown-4 Complexes and Isomeric Phthalates: Structural Modeling of the Different Stages of Alcohol Absorption Eur. J. Inorg. Chem., 2011, 4826–4836.

7. R. A. Polunin, S. V. Kolotilov, M. A. Kiskin, O. Cador, S. Golhen, O. V. Shvets, L. Ouahab, Z. V. Dobrokhotova, V. I. Ovcharenko, I. L. Eremenko, V. M. Novotortsev, V. V. Pavlishchuk Structural flexibility and sorption properties of 2D porous coordination polymers constructed from trinuclear heterometallic pivalates and 4,4′-bipyridine Eur. J. Inorg. Chem., 2011, 4985–4992.

8. E. A. Mikhalyova, S. V. Kolotilov, O. Cador, M. Zeller, S. Trofimenko, L. Ouahab, A. W. Addison, V. V. Pavlishchuk, A. D. Hunter The role of the bridging group in exchange coupling in dinuclear homo- and heterometallic Ni(II) and Co(II) complexes with oxalate, oxamidate and dithiooxamidate bridges Dalton Trans., 2012, 41 (37), 11319 – 11329.

9. E. A. Mikhalyova, S. V. Kolotilov, M. Zeller, L. K. Thompson, A. W. Addison, V. V. Pavlishchuk, A. D. Hunter Synthesis, structure and magnetic properties of Nd³⁺ and Pr³⁺ 2D polymers with tetrafluoro-p-phthalate Dalton Trans. 2011, 40, 10989–10996.

10. R. A. Polunin, S. V. Kolotilov, M. A. Kiskin, O. Cador, E. A. Mikhalyova, A. S. Lytvynenko, S. Golhen, L. Ouahab, V. I. Ovcharenko, I. L. Eremenko, V. M. Novotortsev, V. V. Pavlishchuk Topology Control of Porous Coordination Polymers by Building Block Symmetry, Eur. J. Inorg. Chem., 2010, 5055–5057.