АРАН. Фонд 2211.

В составе фонда: Уставы Центра, утвержденные в 1996 и 2002 гг.; приказы по деятельности Центра; планы и отчеты о научно-исследовательской деятельности; Свидетельства об аккредитации за 1999 и 2002 гг.; материалы Ученого Совета; протоколы общих собраний сотрудников и дирекции Центра; отчеты сотрудников о зарубежных командировках; документы о работе аспирантуры Центра.

Центр фотохимии (ЦФ) Российской академии наук

Входит в состав Отделения общей и технической химии (ООТХ) РАН (1996-2002);

с 2002 г. в составе Отделения химии и наук о материалах (ОХНМ) РАН

Начало истории Центра фотохимии РАН относится к 1963 году, когда в Филиале Института химической физики АН СССР в Черноголовке была образована группа Спектроскопии возбужденных триплетных состояний под руководством канд. физ.-мат. наук М.В. Алфимова. В 1973 году группа была преобразована в лабораторию Фотохимии твердых веществ. В 1978 г. на базе этой лаборатории Распоряжением Президиума АН СССР создан Отдел фотохимических процессов регистрации информации (Москва, Черноголовка; 2 лаборатории + 2 группы). В 1987 г. Приказом-Распоряжением Президиума АН СССР и Министерства химической промышленности СССР № 618/139 от 3 сентября 1987 г. в Институте химической физики АН СССР организован отдел фотохимии (Москва, Черноголовка; 15 лабораторий). В 1991 г. Создан самостоятельный Институт химической физики в п. Черноголовка, образовано 2 отдела фотохимии в Москве (11 лабораторий) и Черноголовке (4 лаборатории).

Центр фотохимии РАН организован на основании Постановления Президиума РАН от 8 октября 1996 г. (№ 163) на правах НИИ на базе Отдела фотохимии Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН в составе Отделения общей и технической химии (ООТХ) РАН. В 2002 г. в процессе структурных преобразований РАН на базе ООТХ РАН и Отделения физикохимии и технологии неорганических материалов (ОФХТНМ) РАН создано Отделение химии и наук о материалах (ОХНМ) РАН, в которое и вошел Центр фотохимии.

В 2004 г. В Центре фотохимии была создана дирекция и открыта аспирантура.

В структуру ЦФ РАН входят В ЦФ РАН 7 лабораторий:

- Лаборатория самоорганизации наночастиц и фотоники микроансамблей наночастиц

- Лаборатория квантовой химии и молекулярного моделирования

- Лаборатория структуры и динамики функциональных иерархически организованных супрамолекулярных систем

- Лаборатория фотоники красителей

- Лаборатория синтеза и супрамолекулярной химии фотоактивных соединений

- Лаборатория сенсорики

- Лаборатория фотохромных систем

- Лаборатория динамики люминесцирующих супрамолекулярных систем

Директор ЦФ РАН - академик РАН, профессор, д.ф.-м.н. Алфимов Михаил Владимирович

Центр фотохимии Российской академии наук (ЦФ РАН) занимается исследованиями в формирующейся области науки на границе между физикой и химией – фотонике супрамолекулярных наноразмерных структур. Деятельность ЦФ РАН направлена на проведение фундаментальных исследований и подготовку специалистов.

Фундаментальные исследования Центра базируются на двух платформах – компьютерном предсказательном моделировании и эксперименте. Фундаментальные исследования центра направлены на синтез новых химических соединений, способных образовывать супрамолекулярные структуры, создание супрамолекулярных комплексов и ансамблей, супрамолекулярных нано-, микро- и макрокристаллов, исследование строения, линейных и нелинейных оптических и фотохимических свойств этих систем, установление связи между строением супрамолекулярных структур и их оптическими и фотохимическими свойствами.

В ЦФ РАН разрабатываются комплексы физико-химических моделей и программ, позволяющие выполнять компьютерное моделирование и виртуальное проектирование наноструктурированных органических и гибридных материалов и систем (http://nanomodel.ru).

На базе ЦФ РАН совместно с МФТИ, МИФИ и МИТХТ создан научно-образовательный центр «Органическая нанофотоника», в котором обучаются студенты старших курсов этих вузов.

Основные направления научной деятельности (темы научных направлений) Центра фотохимии РАН:

01201360834

Синтез, исследование и моделирование спектральных и фотохимических свойств молекул, комплексов и агрегатов на их основе

(Самоорганизация молекул и фотоника супрамолекулярных систем)

01201360835

Получение, исследование и моделирование структуры и оптических свойств микро- и наночастиц и упорядоченных ансамблей на их основе

(Самоорганизация наночастиц и фотоника наноструктурированных микроструктур)

01201360836

Дизайн, моделирование и исследование наноструктурированных материалов и устройств фотоники (хемочипов, светодиодов, фотонных кристаллов и т.д.)

(Иерархические наноматериалы и устройства)

*По Программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 - 2020 годы (утверждена распоряжением правительства РФ от 03.12.2012 № 2237-р).

Основные наиболее значимые работы и достижения в инновационной деятельности Центра фотохимии относятся к органической нанофотонике. Органическая нанофотоника – это новая область науки и наноиндустрии, связанная с производством из органических материалов оптических устройств (светодиодов, солнечных батарей, химических сенсоров и т.д.) на единой технологической платформе.

Основным достоинством устройств органической нанофотоники является низкая стоимость используемых материалов и технологии производства устройств, а также гибкость устройств, изготовленных из органических материалов. Гибкость устройств позволяет интегрировать органические батареи, светодиоды и сенсоры в одежду, упаковку продуктов и т.д. или хранить и транспортировать в рулонах. Низкая стоимость производства органических устройств нанофотоники обусловлена возможностью получения устройств и систем нанофотоники с использованием печатных технологий.

Основные усилия в разработке устройств органической нанофотоники направлены на создание органических светодиодов, органических солнечных батарей и оптических хемосенсорных систем. Именно эти устройства нанофотоники представлены в разработках консорциума научных и коммерческих организаций «ОРГАНИЧЕСКАЯ НАНОФОТОНИКА» (Центр фотохимии РАН, компания SIAMS, ОАО ЦНИИ «Циклон», ИПХФ РАН, ИФХЭ РАН, ИСПМ РАН, ИВС РАН, МИФИ, МФТИ) и Holst Centre (Голландия), в рамках которого ЦФ РАН работает совместно по этим направлениям.

Наиболее значимые работы ЦФ РАН относятся к разработке оптического хемочипа. Оптический хемочип - это иерархически организованное устройство, представляющее собой двумерную матрицу сенсорных элементов на поверхности наноструктурированной подложки. Каждый элемент получается в результате самосборки модифицированных наночастиц определённого типа, являющихся чувствительным материалом для хемочипа. Каждый сенсорный элемент неселективно взаимодействует с летучими аналитами. Такой подход к обнаружению обеспечивает возможность определения широкого круга летучих соединений посредством одного хемочипа. Это даёт возможность «подстраивать» его характеристики под конкретное вещество или класс веществ путём оптимизации состава и количества сенсорных элементов. Потенциальными областями применения являются медицинская диагностика, контроль качества воздуха в жилых помещениях, контроль качества пищевых продуктов, «умная» упаковка, детектирование взрывчатых веществ. Были достигнуты следующие основные характеристики оптического хемочипа: время отклика 3-10 сек, время релаксации 5-10 сек, предел обнаружения 500 ppb (для ацетона). Разработанный оптический хемочип позволяет обнаруживать следующие практически важные аналиты: летучие органические соединения (толуол, бензол, ацетон, формальдегид и др.), галогенированные соединения и аммиак, нитроароматические соединения (тнт и др.).

В области самосборки молекулярных машин был впервые получен фотоуправляемый молекулярный ассемблер на основе кукурбит[8]урила. Оказалось, что в полости кукурбит[8]урила могут разместиться две молекулы стирилового красителя. Это позволяет осуществить между ними при облучении стереоспецифическую реакцию [2+2]-фотоциклоприсоединения и впервые создать на основе кукурбит[8]урила управляемый светом молекулярный ассемблер. Данный тип самосборки может быть использован для получения фотоуправляемых молекулярных устройств и машин, в том числе фотоуправляемых ассемблеров, а также при создании систем записи и хранения информации на молекулярном уровне. Также впервые обнаружено, что кукурбит[7]урил образует с цианиновым красителем псевдоротаксановые комплексы включения. Это позволяет существенно влиять на спектры оптического поглощения, управлять временем жизни флуоресценции, и, что наиболее важно, увеличивать квантовый выход флуоресценции до 5 раз. Этот эффект может быть использован для улучшения характеристик светоизлучающих материалов.

В области самосборки ансамблей наночастиц обнаружена возможность с помощью изменения температуры подложки управлять самосборкой ансамблей субмикро- и наночастиц в микрокапле раствора. Были получены микроконструкции разной морфологии - охлаждение подложки приводит к формированию однородного распределения частиц на подложке; при отсутствии охлаждения формируется кольцевая структура. В результате экспериментальных и теоретических исследований установлено, что самосборкой ансамблей микро- и наночастиц можно управлять акустическим (ультразвуковым) полем, структура которого определяет морфологию получаемой микроконструкции. Полученные результаты могут найти приложения в технологии производства микро- и наноструктурированных матриц для оптических хемосенсоров, фотонных кристаллов и барьерных слоев.

Научные исследования по гос. контрактам и договорам также посвящены разработкам в области хемосенсорики и иерархическим наноструктурированным материалам на основе различных фотолюминесцентных и фотосенсорных наноструктур и молекул. Были проведены и ведутся работы по 7 гос. контрактам в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».