Молекулярные композиты на основе высокофункциональных азотсодержащих полиорганосилоксанов разветвлённого строения

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 21-13-00437

НазваниеМолекулярные композиты на основе высокофункциональных азотсодержащих полиорганосилоксанов разветвлённого строения

Руководитель Мигулин Дмитрий Алексеевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им.Н.С.Ениколопова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-302 - Структура и свойства полимеров, многокомпонентных полимерных систем

Ключевые слова кремнийорганический, сверхразветвлённый, полисилоксан, функциональный, нанокомпозит, координационный, азид, нитрил, амин, триазол, тетразол, металло-паровой синтез (МПС), рентгеновское радиационно-инициируемое восстановление, импрегнация, наночастицы, переходный металл

Код ГРНТИ31.25.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект посвящён получению новых нанокомпозитных материалов на основе высокофункциональных полиорганосилоксанов разветвлённого строения, импрегнированных наноразмерными частицами переходных металлов, исследованию молекулярного строения и разработке синтетических методов управления молекулярной структурой новых нанокомпозитов. Проблема получения нанокомпозитных материалов с гомогенно диспергированными металлическими наноразмерными чатицами в полимерной матрице и разработка синтетических методов контролирования размеров, формы и структуры импрегнированных наночастиц, является актуальной задачей для создания новых материалов современного высокотехнологического применения. Известно, что высокая энергия когезии, присущая наноразмерным частицам, характеризующихся большой поверхностной энергией, приводит к их лёгкой агрегации и для поддержания частиц в нанодисперсном состоянии часто необходим стабилизатор или некоторого рода защитное покрытие. Одним из наиболее эффективных способов стабилизации наночастиц металлов, является использование полимерных матриц. Основным преимуществом использования полимеров в качестве стабилизирующих агентов является то, что за счёт своего молекулярного строения они способны защищать поверхностный слой наночастиц, предотвращая таким образом их агломерацию. Среди прочих методов получения и стабилизации наноразмерных металлических частиц особое внимание учёных привлекают высокофункциональные полимеры разветвлённого строения, которые благодаря содержанию в них значительного количества функциональных групп, способных к координации с поверхностью наночастиц и обладающих большим внутримолекулярным объёмом могут быть использованы для получения органо-неорганических гибридных наноматериалов с уникальными свойствами. Имея большой опыт работы в области синтеза и исследования функциональных кремнийорганических полимеров контролируемого молекулярного строения на базе лаборатории синтеза элементоорганических полимеров (ИСПМ РАН) в рамках настоящего проекта предполагается синтезировать и исследовать новые ранее не описанные азотсодержащие функциональные (амино-, азид-, нитрил-, триазол- и тетразол-) кремнийорганические полимерные матрицы контролируемого разветвленного строения, которые благодаря наличию в них N-донорных атомов (амино-, триазол-, тетразол-) в совокупности с разветвлённой архитектурой полимерного силоксанового остова должны будут продемонстрировать координационную и стабилизирующую способность в отношении ряда ионов переходных металлов и наноразмерных металлических частиц. Молекулярные структуры синтезированных полимеров будут подробно исследованы и охарактеризованы широким рядом современных физико-химических методов анализа (ЯМР-, ИК-, УФ- спектроскопии, ГПХ, ДСК, ТГА и пр.) Получение на основе синтезированных кремнийорганических функциональных матриц металло-полимерных нанокомпозитов будет осуществляться в сотрудничестве с научными коллективами ИНЭОС РАН (лаборатория металлсодержащих гибридных материалов) и МГУ (лаборатория химии высоких энергий). Планируется исследовать и сравнить 2 технологии импрегнации полимерных матриц наночастицами ряда переходных металлов (Ag, Cu, Pt , Fe, Ni). В качестве подхода “сверху-вниз” (aka “top-down” approach) для получения металлических наночастиц и стабилизации их в матрице кремнийорганического полимера будет использован метод металло-парового синтеза (МПС). Метод радиационно-инициируемого восстановления ионов металлов в полимерных системах, при котором происходит образование металлических наночастиц из атомов за счёт их укрупнения до нанометрового размера, будет использован в качестве технологии “снизу-вверх” (aka “bottom-up” nanotechnology). Особое внимание будет уделено исследованию на молекулярном и супрамолекулярном уровне процессов формирования гибридных наносистем и влиянию химического строения полимерных матриц и методов импрегнации наночастиц на физические характеристики целевых нанокомпозитов. В качестве методов исследований полученных композитов будут использованы современные методы ТЭМ, РФЭС, МУРР, ИК- и УФ-спектроскопии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Васильков А, Мигулин Д, Музалевский В, Наумкин А, Переяслвцев А, Зубавичус Я, Ненайденко В, Музафаров А Copper-containing polymethylsilsesquioxane nanocomposites in catalytic olefination reaction Mendeleev Commun, 2022, 32, 478–481 (год публикации - 2022)
10.1016/j.mencom.2022.07.016

2. Безлепкина К.А., Беликова И.И., Аристова А.В., Клокова К.С., Ардабьевская С.Н., Переяславцев А.Ю., Мигулин Д.А., Миленин С.А. Optimized synthesis of functional organosilicon monomers and polymers exploiting new type of CuACC recoverable heterogeneous catalyst Royal Society of Chemistry, Reaction Chemistry & Engineering, React. Chem. Eng., 2023 (год публикации - 2023)
10.1039/D3RE00532A

3. Васильков А, Мигулин Д, Наумкин А, Волков И, Бутенко И, Голуб А, Садыкова В, Музафаров А Hybrid Materials with Antimicrobial Properties Based on Hyperbranched Polyaminopropylalkoxysiloxanes Embedded with Ag Nanoparticles MDPI, Pharmaceutics, Pharmaceutics 2023, 15, 809 (год публикации - 2023)
10.3390/pharmaceutics15030809

4. Мигулин Д.А., Розанова Ю.В, Мешков И.Б, Миленин С.А, Шитиков Е.А, Музафаров А.М. Functional Polyorganosilsesquioxane Nanocomposite Hydrogels With Encapsulated Silver Nanoparticles – Promising Compounds Against Gastrointestinal Pathogen Bacteria ChemistrySelect (Wiley), Volume 9, Issue 16 (год публикации - 2024)
10.1002/slct.202400441

5. Мигулин Д, розанова Ю, Жариков А, Фельдман В, Емельянова О, Зезин А Preparation of gold nanoparticles by photolysis and radiolysis in alcohol solutions of functional hyperbranched polyorganosiloxane/H[AuCl4]: Effect of irradiation mode on nanoparticle size and formation mechanism Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry (Elsevier) (год публикации - 2024)
10.1016/j.jphotochem.2024.115980

6. Мигулин Д, Розанова Ю, Мигулин В, Черкаев Г, Мешков И, Зезин А, Музафаров А New types of hyperbranched 1,2,3-triazole-alkoxysiloxane functional polymers for metal embedded nanocomposite surface coatings Soft Matter, 2022,18, 2441-2451 (год публикации - 2022)
10.1039/D1SM01801A

Публикации