Ученые: стабильные радикалы могут решить неклассические задачи в современной науке и технике

Ученые Томского политехнического университета изучают свойства реакции вердазильных радикалов, которые в перспективе могут расширить научное познание в области органической химии и помочь получить новые материалы. Результатом первых этапов исследования стал контроль структуры целевых соединений посредством химических превращений и, как следствие, получение различных свойств молекул за счет комбинации структурных блоков. Практическое применение исследования довольно обширно: от накопления энергии и получения полимеров до создания элементов квантового компьютера. Результаты исследования опубликованы в журнале New Journal of Chemistry (IF: 3,069; Q1).

Вердазильные радикалы — это стабильные молекулы, которые являются частью многообразия органических веществ. Их в прямом смысле можно потрогать, увидеть и, что намного важнее, использовать в самых разных целях потому, что они обладают отличными от остальных классических органических молекул свойствами. В определенных условиях эти радикалы обладают характеристиками, которые способны решить нетипичные задачи в современной науке и технике. Например, существует концепция, согласно которой соединения на основе стабильных радикалов могут послужить основой для создания логических элементов квантового компьютера.

В ходе исследования обнаружилось, что ученые способны комбинировать радикалы различных типов в одной молекуле практически свободно посредством одной реакции. Иными словами, они научились контролировать структуру целевых соединений в широких пределах. Складывая радикальные блоки, как пазл, ученые обнаружили, что эти соединения приобретают разные свойства: в каких-то случаях объединяющие разные свойства обоих радикалов, в каких-то — взаимодополняющие, а в каких-то —взаимоисключающие.

В ТПУ исследование вердазильных радикалов ведут молодые ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Павел Петунин и Дарья Воткина .

«Результаты, к которым мы приходим в ходе исследований, зачастую противоречат имеющимся представлениям об органической химии в данной области. Полученные нами свойства и реакции часто ставили крест на том, что мы знали до этого. Приходилось на практике перерабатывать знания, которые уже есть», — говорит инженер Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.

Полученные на первом этапе исследования результаты уже преобразовались в самостоятельные проекты. Например, проект по накоплению энергии совместно с Католическим университетом Лувена (Бельгия), проект по получению полимеров с помощью радикалов совместно с университетом Экс-Марселя (Франция) и проект по изучению магнитных свойств радикалов с Институтом полимеров Макса Планка (Германия). В работе также участвуют ученые Новосибирского государственного университета и Новосибирского института органической химии СО РАН.

«Сейчас мы разработали несколько подходов для создания сложных молекул на основе стабильных радикалов, начинаем выдвигать уже свои теории, готовим статьи для публикации в научных журналах», — отмечает Павел Петунин.

Главная цель исследования, которую ставят перед собой томские ученые, — накопление знаний о химических свойствах стабильных радикалов, а также создание уникальной материи, которая в будущем нашла бы свое применение на практике.

Добавим, работа проводится по грантам Программы повышения конкурентоспособности ТПУ и Государственного задания «Наука». 

Павел Петунин стал одним из первых, кто защитил свою кандидатскую диссертацию по новой системе государственной аттестации. Напомним, что раньше выдавать дипломы доктора и кандидата наук могло только Министерство науки и высшего образования Российской Федераци. Позднее это право получили еще 19 вузов, в том числе Томский политех. Недавно в ТПУ прошло вручение первых дипломов .