Научные результаты:
Разработаны новые геометрико-топологические методы анализа кристаллической структуры координационных полимеров, металл-органических каркасов и молекулярных кристаллов, создано соответствующее программное обеспечение и прототип экспертной системы для прогнозирования структуры этих полимеров и кристаллов.
Разработан комбинированный тополого-квантово-механический метод прогнозирования спайности органических кристаллов, позволяющий использовать их в качестве подложек для молекулярно-лучевой эпитаксии. Топологическая часть метода реализована в комплексе программ ToposPro.
Разработаны алгоритмы комбинированного применения быстрых геометрико-топологических методов и точных методов математического моделирования (методов функционала плотности и молекулярной динамики) для прогнозирования структуры и физических свойств новых материалов.
Разработан гибридный тополого-квантовомеханический подход к анализу структуры и термодинамических свойств интерметаллидов, заключающийся в поиске возможных топологических конфигураций кристаллической структуры интерметаллида и последующей оценкой их стабильности квантовомеханическими методами.
Внедрение результатов исследования:
Получили практическое применение программное обеспечение, электронные базы знаний для исследования, классификации и прогнозирования геометрических, топологических и физических свойств кристаллических веществ и материалов различной природы. Созданные продукты, реализованные в комплексе программ ToposPro, используются для описания и прогнозирования новых кристаллических веществ и материалов в исследовательских лабораториях 65 стран мира, в том числе:
Разработан компьютерный экспресс-метод прогнозирования ионной проводимости в кристаллических телах, метод реализован в комплексе программ ToposPro.
Усовершенствован метод поиска структурных единиц для моделирования роста кристаллов в программном пакете CrystalGrower, разработанный ранее в сотрудничестве с коллегами из университета г. Манчестер (Великобритания). Разработан совместный программный комплекс CrystalGrower+ToposPro (https://crystalgrower.org/).
Разработана локальная версия информационно-аналитической системы ExMOF, включенная в программный комплекс ToposPro, доступный на сайте https://topospro.com.
Разработан бесплатный online сервис определения топологии кристаллической структуры по CIF файлу (topcryst.com).
Созданы электронные базы знаний: Database of Structural Building Units, Samara Carbon Allotropes Database, Topological Types of Crystal Structures, Topology Online Research Information System, Topological Types Collections, Topological Types of Ligands, Database of Metal-Organic and Organic Building Blocks, Coordination clusters по топологическим мотивам в кристаллической структуре химических соединений и материалов различной природы.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
Создан Международный научно-исследовательский центр по теоретическому материаловедению (2017 г.).
В Самарском филиале ФИАН им. П. Н. Лебедева начала работать научная группа МНИЦТМ, организована лаборатория теоретического материаловедения (2020).
Образование и переподготовка кадров:
Молодые сотрудники МНИЦТМ прошли более 40 стажировок в ведущих зарубежных и российских университетах и лабораториях (Университет Генуи (Италия), Университет Аахена (Германия), Империал колледж (Великобритания), Миланский университет (Италия), Реннский университет (Франция), Университет Амстердама (Голландия), Юлихский исследовательский центр (Германия), Южный федеральный университет, Институт элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН, Новосибирский государственный университет, Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Центр по энергетическим системам Сколтеха и др.).
Защиты: 2 докторские диссертации, 8 кандидатских диссертаций.
C периодичностью несколько раз в месяц проводятся вебинары, на которых ведущие специалисты МНИЦТМ знакомят участников со специальными вопросами топологического подхода в материаловедении.
Регулярно организовываются открытые лекции с ведущими специалистами мира в области химии и материаловедения. Молодые учёные из научных лабораторий России и мира, занимающиеся разработками в области материаловедения, выступают с докладами. В МНИЦТМ проходят семинары и практикумы, где специалисты знакомят слушателей с особенностями работы и поиска в базах данных, процессами и процедурами расчётов в программных пакетах, разрабатываемых в лаборатории.
Организованы 2 конференции и 10 международных научных школ.
Более 50 сотрудников сторонних организаций прошли стажировки в МНИЦТМ.
Директор МНИЦТМ профессор В.А. Блатов официально сертифицирован Северо-Западным политехническим университетом (NWPU, г. Сиань, Китай) для руководства аспирантами университета.
Сотрудничество:
-
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Россия), Институт элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН, Университет г. Сассекс (Великобритания), Университет Милана-Бикокка (Италия), Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, Институт химии силикатов имени И. В. Гребенщикова РАН, Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» (Россия), Институт физики металлов Уральского отделения РАН: совместные исследования, стажировки молодых сотрудников.
-
Международная цеолитная ассоциация (Швейцария): совместные исследования, результат сотрудничества - разработка базы данных.
-
Миланский университет (Италия): совместные исследования, стажировки сотрудников, результат сотрудничества - топологическая систематика координационных полимеров и металл-органических каркасов.
-
Технический университет «Фрайбергская горная академия» (Германия): совместные исследования, стажировки сотрудников, результат сотрудничества - прогнозирование новых твердых ионных проводников.
-
Университет г. Манчестер (Великобритания): совместные исследования, научные школы, стажировки сотрудников, результат сотрудничества - разработка универсальной кинетической модели роста кристаллов.
-
Северо-западный политехнический университет (Китай): совместные исследования, стажировки сотрудников, результат сотрудничества - разработка сеточной топологической модели структурных преобразований.
-
Университет Генуи (Италия): совместные исследования, стажировки сотрудников, результат сотрудничества - прогнозирование и синтез новых интерметаллидов.
