Главная

Лаборатория нейтронных физико-химических  исследований

 

Руководитель: д.ф.-м.н. Лебедев В.Т.

 

Немного истории

Лаборатория химии и спектроскопии материалов (рук. к.х.н. Ю.С. Грушко) выделилась из состава Лаборатории рентгеновской и γ-спектроскопии ОНИ ПИЯФ в 1989 году и вошла в состав Отдела исследования конденсированного состояния. В 2009 году, объединившись с группой, занимающейся малоугловым рассеянием нейтронов (рук. д.ф-м.н. В.Т. Лебедев), она получила название Лаборатории нейтронных физико-химических исследований.

Научная активность лаборатории концентрировалась и продолжает быть нацеленной на разработку методов синтеза и изучение физико-химическими методами новых материалов: ВТСП, проводящие суперионные стекла, интеркаляционные соединения фуллеренов и эндоэдрические металлофуллерены (ЭМФ). Исходно основным методом исследования являлась Мёссбауэровская спектроскопия. Кооперация с отечественными и зарубежными научными центрами позволила привлечь арсенал современных методов физики (синхротронное излучение, масс-спектрометрия, электронная микроскопия и др.), благодаря чему ПИЯФ РАН стал одним из двух исследовательских центров России, где в 1991 году началось изучение фундаментальных, прикладных и препаративных аспектов фуллеренов и новых материалов на их основе. В настоящее время ПИЯФ имеет возможность получать высокочистые фуллерены в полупромышленных масштабах. В лаборатории разработаны государственные стандарты высокочистых фуллеренов С60 и С70 (совместно с ВНИИМ им. Д.И. Менделеева). Особое внимание уделяется исследованиям металлофуллеренов с радиоактивными изотопами, весьма перспективными для медико-биологических диагностических и терапевтических целей. Разработка методов обогащения ЭМФ позволила получить значительные количества  Gd@C82 и Dy@C82, достаточные для  изучения этих систем с помощью эффекта Мёссбауэра и EXAFS. В 1999 году удалось впервые наблюдать эффект Мёссбауэра в ЭМФ и получить ценную информацию о переносе заряда и динамических свойствах Dy@C82. Понимание механизма захвата нейтрона ядром атома, инкапсулированного в углеродную оболочку фуллерена, имеет важный фундаментальный аспект. При захвате в молекулу ЭМФ вносится огромная энергия (~ MeV) в сравнении с энергией химической связи (~eV), что, казалось бы, должно приводить к ее гарантированному распаду. Однако, этого не происходит. В определенных условиях «выживает» до 80% исходных молекул. В публикациях лаборатории была выдвинута гипотеза о том, что распад высоковозбужденной молекулы определяют не фононные, а сверхбыстрые электронные механизмы, аналогичные процессам встряски (shake-off) при β–распаде. Гипотеза была блестяще подтверждена работами групп Гейдельбергского университета (Averbukh et al., 2006) и института Рака (Amusia et. al, 2006), предложившими конкретные фемтосекундные механизмы распада (внутримолекулярная или межатомная электронная конверсия).

На качественно новом уровне развитие работ по радиационной физике и фундаментальным проблемам углеродных кластеров связано с внедрением в лаборатории эффективных методов рассеяния холодных нейтронов и изотопического контрастирования объектов для тонкого избирательного изучения поведения фуллеренов и производных в нетривиальных условиях, прежде всего, в водных (биологических) средах, где гидроксилированные ЭМФ демонстрируют сложные эффекты самоорганизации, чрезвычайно важные в аспекте медицинских применений фуллеренов [V.T. Lebedev, Yu.S. Grushko, D.N. Orlova, V.S. Kozlov, V.P. Sedov, S.G. Kolesnik, V.V. Shamanin, E.Yu. Melenevskaya. Aggregation in hydroxylated endohedral fullerene solution. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanotubes (in press)].