КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-73-10251
НазваниеМикроплоттерная печать мультисенсорных систем на основе максенов в системе Ti2C-V2C
Руководитель Симоненко Николай Петрович, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук , г Москва
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-201 - Синтез, строение и реакционная способность неорганических соединений
Ключевые слова Максен, MAX-фаза, Ti2C, V2C, SnO2, Co3O4, гидротермальный синтез, мультисенсорная система, гетероструктура, микроплоттерная печать, квантово-химические расчёты
Код ГРНТИ31.17.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение одной из наиболее актуальных научных проблем современного материаловедения – установление основных принципов и механизмов процессов, протекающих на поверхности практически не изученных максенов в системе Ti2C-V2C, а также гетероструктур на их основе, понимание которых позволит применять сформированные с помощью аддитивных технологий массивы указанных материалов в качестве рецепторных компонентов селективных однокристальных мультисенсорных систем, выполняющих функцию «электронного обоняния» при обеспечении мониторинга окружающей атмосферы практически во всех сферах жизнедеятельности людей (в жилых, офисных и производственных помещениях, при добыче полезных ископаемых, мониторинге населённых пунктов, лесных массивов, в транспорте и т.п.). Будут разработаны методики синтеза ряда MAX-фаз заданного состава в системе Ti2AlC-V2AlC при постепенном замещении титана на ванадий с использованием методов свободного спекания и горячего прессования при различных условиях. Будут разработаны подходы к удалению алюминия из структуры синтезированных MAX-фаз при травлении материалов плавиковой кислотой и растворами фторидов металлов (NaF, CoF2 и др.) в концентрированной соляной кислоте. Таким образом впервые будут разработаны научные основы синтеза ряда максенов в системе Ti2C-V2C с использованием соответствующих методик удаления алюминия из структуры синтезированных MAX-фаз. Будут разработаны методики деламинации максенов в системе Ti2C-V2C при различных внешних воздействиях (ультразвуковая обработка дисперсной системы, в том числе в присутствии в качестве эксфолианта полярных органических соединений). Будут разработаны новые подходы к модификации поверхности максенов в системе Ti2C-V2C с образованием гетероструктур состава (TixV1-x)2C/MOx (где M – катионы титана и ванадия) – путём контролируемого окисления соответствующих максенов, а также методом химической модификации поверхности и межслоевого пространства синтезированных максенов наночастицами оксидов олова и кобальта (данные оксиды обладают различным типом проводимости, что позволит повысить ортогональность сигналов в создаваемых мультисенсорных системах) в гидротермальных условиях (с оценкой возможности интеркаляции катионов олова и кобальта и трансформации за счёт этого структуры соответствующих максенов). Будут разработаны методики получения устойчивых дисперсных систем на основе двумерных частиц синтезированных максенов в системе Ti2C-V2C, а также гетероструктур состава (TixV1-x)2C/MOx (где M – катионы титана и ванадия), (TixV1-x)2C/SnO2 и (TixV1-x)2C/Co3O4. Впервые с помощью аддитивных технологий будут сформированы рецепторные слои на основе синтезированных максенов в системе Ti2C-V2C (с использованием полученных функциональных чернил на основе частиц соответствующего состава), а также полученных гетероструктур состава (TixV1-x)2C/MOx (где M – катионы титана и ванадия), (TixV1-x)2C/SnO2 и (TixV1-x)2C/Co3O4 на поверхности однокристальных чипов, оснащённых платиновыми микронагревателями и набором полосковых компланарных электродов. В ходе исследования будут получены отсутствующие на сегодняшний день результаты измерений хеморезистивного эффекта для комбинаторных библиотек на основе максенов различного состава в системе Ti2C-V2C, а также гетероструктур состава (TixV1-x)2C/MOx (где M – катионы титана и ванадия), (TixV1-x)2C/SnO2 и (TixV1-x)2C/Co3O4 при воздействии паров газов-восстановителей в смеси с чистым воздухом в концентрациях от долей ppm при различных рабочих температурах в диапазоне от комнатной до 400°С (в том числе с применением методов обработки векторных сигналов с помощью технологий искусственного интеллекта). При этом будет оценена возможность применения напечатанных массивов планарных наноструктур в качестве однокристальных мультисенсорных систем. Для полученных материалов в системе Ti2C-V2C, а также гетероструктур состава (TixV1-x)2C/MOx (где M – катионы титана и ванадия), (TixV1-x)2C/SnO2 и (TixV1-x)2C/Co3O4 впервые будут проведены квантово-химические расчёты, позволяющие на атомном уровне описать особенности взаимодействия материал-аналит, что даст возможность прогнозирования функциональных свойств подобных материалов в зависимости от их состава и от состава окружающей атмосферы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ