Число публикаций сотрудников за последние 10 лет: >220
Число публикаций сотрудников за 2022 год: 33
Максимальное цитирование публикации: 303
Максимальный индекс Хирша сотрудника: 25
Основные направления работы
В лаборатории проводятся теоретические исследования строения, свойств и динамики конденсированных фаз различной природы методами квантовой химии и статистической физики. Основные направления работы включают:
Разработка и применение методов реального пространства для изучения свойств многоэлектронных систем
Методы реального пространства представляют собой альтернативу классическому, орбитальному языку теоретической химии и сводятся к анализу различных инвариантов редуцированных матриц плотности. Преимуществом методов реального пространства является измеримость изучаемых в них полей, а также статистически-интуитивный характер выводов на их основе. В рамках данного направления в лаборатории проводятся комбинированные экспериментально-теоретические исследования, сочетающие в себе анализ данных прецизионной рентгеновской дифракции и высокоуровневых квантово-химических расчетов.
Разработка и применение методов описания электронного строения нанотрубок
Тубулярные наноструктуры представляют особенный интерес с точки зрения разработки материалов нового поколения. Особенную роль в изучении подобных объектов играют неэмпирические методы описания их свойств и электронного строения - следствий уникальной топологии атомного остова. В рамках этого направления в лаборатории разработан релятивистский метод симметризованных линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Метод, реализованный в виде собственного программного обеспечения, позволяет проводить систематические исследования корреляций состав-структура-свойство для нанотрубок различной природы.
Разработка методов химической термодинамики неоднородных систем
Исследования любых реальных макроскопических систем требует учета неоднородностей, возникающих вследствие границ раздела фаз, внешних сил или неравновесности протекающих процессов. Существующие методы анализа неоднородностей обычно проводятся в квазистатическом приближении и противоречат экспериментальным данным в диапазоне размеров меньше 100 нм. Для решения этой проблемы в лаборатории разработаны новые безмодельные методы неравновесной термодинамики, позволяющие на порядки повысить расчеты функций состояния неоднородных систем.
Теоретические исследования периодических систем
Моделирование материалов в подавляющем большинстве случаев требует учета влияния эффектов ближнего и дальнего порядка. Одним из наиболее корректных приближений в данном случае является неэмпирический расчет электронной энергии и ее производных в периодических потенциалах. В рамках этого направления в лаборатории проводятся систематические исследования периодических систем с различной топологией прямой и обратной решеток, моделирующих различные функциональные материалы - сегнетоэлектрики, топологические изоляторы, фото- и магнитоактивные материалы, высокоэнергетические материалы.
Теоретические исследования систем с ближним порядком
Моделирование систем с отсутствующим дальним порядком представляет большой интерес как для исследований процессов в жидкой фазе (например, при установлении механизмов каталитических процессов и направленном дизайне каталитических систем), так и с точки зрения разработки гибридных материалов (например, криопротекторов, жидких кристаллов, молекулярных магнитов). В рамках этого направления в лаборатории на основе кластерного приближения проводятся неэмпирические расчеты свойств для широкого круга сложных химических объектов, в том числе требующих явного учета сольватационных эффектов или корректного учета специфики электронного строения тяжелых металлов.
Наиболее значимые публикации лаборатории (с 2018 г.)
Tovbin Y. K. Gibbs Calculations of the Equilibrium Surface Tension in a Vapor–Liquid System // Russian Journal of Physical Chemistry A. – 2018. – Т. 92. № 12. – С. 2424–2434. DOI: 10.1134/S0036024418120439
Trzhaskovskaya M. B., Yarzhemsky V. G. Dirac–Fock photoionization parameters for HAXPES applications // Atomic Data and Nuclear Data Tables. – 2018. – Т. 119. – С. 99–174. DOI: 10.1016/j.adt.2017.04.003
Zaitsev K. V., Kharcheva A. V., Lam K., Zhanabil Z., Issabayeva G., Oprunenko Y. F., Churakov A. V., Zaitseva G. S., Karlov S. S. Donor-acceptor molecular oligogermanes: Novel properties and structural aspects // Journal of Organometallic Chemistry. – 2018. – Т. 867. – С. 228–237. DOI: 10.1016/j.jorganchem.2017.11.029
D’Yachkov E. P., D’Yachkov P. N. Gold Nanosolenoids Based on Chiral Nanotubes Calculated Using the Relativistic Linearized Augmented Cylindrical Wave Method // Journal of Physical Chemistry C. – 2019. – Т. 123. № 42. – С. 26005–26010. DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b07610
D’yachkov P. N., Krasnov D. O. Electronic and transport properties of deformed platinum nanotubes calculated using relativistic linear augmented cylindrical wave method // Chemical Physics Letters. – 2019. – Т. 720. – С. 15–18. DOI: 10.1016/j.cplett.2019.02.006
Dolin S. P., Mikhailova T. Y., Breslavskaya N. N. Attempt of Quantum Chemical Modeling of the Structural Phase Transition in the Quasi-One-Dimensional H-Bonded Ferroelectric Crystal of CsH2PO4 and Its Deuterated Analog CsD2PO4 // Russian Journal of Inorganic Chemistry. – 2020. – Т. 65. № 1. – С. 76–80. DOI: 10.1134/S0036023620010076
Doronin S. V., Volykhov A. A., Inozemtseva A. I., Usachov D. Y., Yashina L. V. Comparative Catalytic Activity of Graphene Imperfections in Oxygen Reduction Reaction // Journal of Physical Chemistry C. – 2020. DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b09668
Yarzhemsky V. G., Teterin Y. A., Presnyakov I. A., Maslakov K. I., Teterin A. Y., Ivanov K. E. Many-Electron Effects in Co 3s X-Ray Photoelectron Spectra of Diamagnetic ScCoO3 and Paramagnetic BiCoO3 Cobaltites // JETP Letters. – 2020. – Т. 111. № 8. – С. 422–427. DOI: 10.1134/S0021364020080135
Lin Y.-P., Isakoviča I., Gopejenko A., Ivanova A., Začinskis A., Eglitis R. I., D’yachkov P. N., Piskunov S. Time-dependent density functional theory calculations of n-and s-doped tio2 nanotube for water-splitting applications // Nanomaterials. – 2021. – Т. 11. № 11. DOI: 10.3390/nano11112900
Torubaev Y. V., Skabitsky I. V., Anisimov A. A., Ananyev I. V. Long-range supramolecular synthon polymorphism: a case study of two new polymorphic cocrystals of Ph2Te2-1,4-C6F4I2 // CrystEngComm. – 2022. – Т. 24. № 7. – С. 1442–1452. DOI: 10.1039/d1ce01487k
Сотрудники лаборатории
1.
Ананьев Иван Вячеславович
в.н.с., к.х.н.
2.
Бреславская Наталья Николаевна
с.н.с., к.х.н.
3.
Волыхов Андрей Александрович
н.с., к.х.н.
4.
Дьячков Евгений Павлович
н.с., к.х.н.
5.
Дьячков Павел Николаевич
г.н.с., к.х.н.
6.
Зайцева Елена Сергеевна
н.с., к.ф.-м.н.
7.
Левина Елена Олеговна
м.н.с., к.х.н.
8.
Михайлова Татьяна Юрьевна
с.н.с., к.ф.-м.н.
9.
Тараканова Елена Георгиевна
с.н.с., к.ф.-м.н.
10.
Товбин Юрий Константинович
в.н.с., д.ф.-м.н.
11.
Яржемский Виктор Георгиевич
в.н.с., д.ф.-м.н.
Гранты
Грант Российского Научного Фонда 22-23-00154
Научные партнёры
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (ИОХ РАН)
Институт химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН
Институт химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН
Институт Химии СПбГУ
Московский физико-технический институт (МФТИ)
Российский Университет Дружбы Народов (РУДН)
Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН
Химический факультет МГУ
История лаборатории
Лаборатория квантовой химии берет свое начало от лаборатории строения неорганических соединений ИОНХ РАН, созданной усилиями академика Якова Кивовича Сыркина в начале 1960-х годов. Научная школа Я.К. Сыркина - М.Е. Дяткиной широко известна фундаментальными исследованиями по теории химической связи, химической кинетике и физическим методам исследования веществ и материалов. Для нее характерна тесная связь теории с химической практикой, включая исследование и разработку промышленно-важных реакций и процессов. В лаборатории зародился ряд новых научных направлений, ставших в настоящее время интенсивно развиваемыми разделами наук, таких как
В течение более двадцати лет заведующим лабораторией был академик Вадим Иванович Нефедов (1937-2008).
Как отдельное структурное подразделение лаборатория квантовой химии существует в ИОНХ с 1993 года под руководством профессора Александра Ароновича Левина (1931 г.р., МГЗПИ 1965 г., д.х.н. с 1972 г., профессор с 1991 г.). С 2007 года лабораторией заведует Сергей Петрович Долин (1944 г.р., Химический факультет МГУ 1966 г., к.х.н. с 1973 г.), а А.А. Левин становится научным руководителем лаборатории. С 2022 года лабораторией заведует Иван Вячеславович Ананьев (1989 г.р., РХТУ им. Д.И. Менделеева 2010 г., к.х.н. с 2013 г.).
