Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Лаборатория функциональных органических и гибридных полимерных систем

Номер договора
075-15-2019-1889
075-15-2022-1105
Период реализации проекта
2019-2023

По данным на 01.11.2022

17
Количество специалистов
19
научных публикаций
3
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Название проекта: Макромолекулярная инженерия блок-сополимерных нанокомпозитов для применения в качестве фононно-фотонных зонных материалов с высокой эффективностью проводимости

Цели и задачи

Цель проекта: Использование процесса иерархической самосборки блок-сополимеров для создания инновационных материалов, которые будут получены в виде функциональных пленок для последующей гетерогенной интеграции

Направления исследований:

Материаловедение – композитные материалы

Практическое значение исследования
Научные результаты:

  1. В рамках проект были синтезированы и исследованы сопряженные донорно-акцепторные D-A полимеры, имеющие широкий интервал варьирования среднечисловой молекулярной массы (Mn). 
  2. Было показано, что звенья 2,3-дифенилхиноксалина в сочетании с донорными группами IDT образуют полимеры с широкой запрещенной зоной. В работе найдено, что PIDTTQ с высокой молекулярной массой (PIDTTQ-HMW) обеспечивает более высокий фототок, коэффициент заполнения и эффективность за счет улучшенных свойств поглощения света и переноса носителей заряда и более низких потерь на безызлучательную рекомбинацию.
  3. Был создан новый подход к получению нанокомпозитных материалов с использованием анионной последовательной полимеризации и постсинтетических реакций этерификации с химически модифицированными листами графена (CMG). Анионно-синтезированные прекурсоры диблок-сополимеров типа PS-b-PI-OH были привиты к химически модифицированным группам –COOH CMG, в результате чего были получены конечные композитные материалы, а именно полистирол-b-поли(изопрен)-g-CMG, который проявлял повышенные физико-химические свойства. 
  4. Успешный синтез был подтвержден с помощью нескольких методов молекулярной характеризации вместе с термогравиметрическим анализом для проверки повышенной термостабильности, а взаимосвязь структура/свойства была исследована с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). 
  5. Было изучено расположение CMG в структуре для случаев формирования ламеллярной и цилиндрической морфологии.
  6. Магнитные наночастицы диаметром 10 нм были синтезированы методом соосаждения. Смесь 8,6 г FeCl3·6H2O и 3,1 г FeCl2·4H2O диспергировали в 25 мл воды Mili Q-grade и обрабатывали ультразвуком в течение 1 часа. Наночастицы оксида железа маггемита (γ-Fe2O3) диаметром примерно 10-11 нм были модифицированы с использованием химии хлорсилана. Морфологическая характеризация проводилась с помощью ПЭМ и атомно-силовой микроскопии (АСМ). Было показано регулярное распределение наночастиц в полимерной матрице.
  7. Было показано, что плоская конформация сопряженных полимерных цепей необходима для достижения высокой подвижности носителей заряда вдоль направлений молекулярного π-π стэкинга, но часто сопровождаются плохим переносом заряда в других направлениях. Особенно это относится к молекулам, функционализированным алкильными цепями, которые обеспечивают хорошую технологичность (растворимость), но создают изолирующие участки в структуре. В этой работе мы показываем, что растворимые плоские гантелевидные молекулы, состоящие из двух триазатруксеновых (ТАТ) звеньев, ковалентно связанных с центральным сегментом тиофен-тиенопирролдион-тиофен (TPD), самособираются в исходную структуру, которая обеспечивает эффективный трехмерный перенос заряда. Широкоугольное рассеяние рентгеновских лучей в геометрии скользящего пучка, а также микрофокусные рентгеновские эксперименты на монокристаллах показывают, что производные ТАТ образуют колончатую нематическую мезофазу, в которой столбцы уложенных друг на друга единиц ТАТ, разделенных жидкоподобными алкильными цепочками, связаны между собой TPD мостами. При отжиге образуется кристаллическая фаза, происходящая из исходной гексагональной мезофазы, с направлением молекулярной упаковки, лежащим в плоскости субстрата. Измерения транспорта в кристаллической фазе выявили необычно высокую внеплоскостную подвижность дырок 0,17 см2/В*с и нижний предел плоскостной подвижности 0,05 см2/В*с. Результаты показывают, что сегменты TPD, соединяющие соседние стопки столбцов TAT, ответственны за эффективную транспортировку дырок в 3D.

Внедрение результатов исследования:

Получены 3 патента, опубликованы более 17 статей.

Образование и переподготовка кадров:

Проведены 4 стажировки аспирантов и сотрудников: 3 поездки российских аспирантов и 1 поездка иностранного постдока в Россию. Ведется подготовка студентов и аспирантов.

Инфраструктурные преобразования:

В рамках лаборатории построены тесные межфакультетские и межвузовские коллаборации, проводится подготовка студентов и аспирантов по тематике проекта.

Сотрудничество:

Лаборатория тесно сотрудничает с Department of Materials Science Engineering, University of Ioannina (Греция). В рамках данного сотрудничества проходят совместные исследования, а также обмен опытом между аспирантами и сотрудниками.

Среди российских учреждений: АНО ВО «Сириус», НИТУ МИСИС, ФИЦ ПХФ ИМХ РАН.


Скрыть Показать полностью
Politakos, N., Moutsios, I., Manesi, G.-M., Moschovas, D., Abukaev, A.F., Nikitina, E.A., Kortaberria, G., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Characterization and Structure Properties of Biobased Hybrid Copolymers Consisting of Polydiene and Polypeptide Segments //Polymers. – 2021. – Т. 13. – №. 21. – С. 3818.
Kasapis, E., Tsitoni, K., Manesi, G.-M., Moutsios, I., Moschovas, D., Vashurkin, D.V., Kotlyarskiy, D.S., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Self-assembly behavior of ultra-high molecular weight in-situ anionically synthesized polymer matrix composite materials “grafted from” single-or multi-wall CNTs //Polymer. – 2021. – Т. 235. – С. 124243.
Liontos, G., Manesi, G.-M., Moutsios, I., Moschovas, D., Piryazev, A.A., Bersenev, E.A., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Synthesis, Molecular Characterization, and Phase Behavior of Miktoarm Star Copolymers of the AB n and A n B (n= 2 or 3) Sequences, Where A Is Polystyrene and B Is Poly (dimethylsiloxane) //Macromolecules. – 2021. – Т. 55. – №. 1. – С. 88-99.
Ntetsikas, K., Moschovas, D., Zapsas, G., Moutsios, I., Tsitoni, K., Manesi, G.-M., Nabiullin, A.F., Hadjichristidis, N., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Synthesis, characterization and self-assembly of linear and miktoarm star copolymers of exclusively immiscible polydienes //Polymer Chemistry. – 2021. – Т. 12. – №. 18. – С. 2712-2721.
Katsigiannopoulos, D., Grana, E., Tsitoni, K., Moutsios, I., Manesi, G.-M., Nikitina, E.A., Chalmpes, N., Moschovas, D., Gournis, D., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Structure/Properties Relationship of Anionically Synthesized Diblock Copolymers “Grafted to” Chemically Modified Graphene //Polymers. – 2021. – Т. 13. – №. 14. – С. 2308.
Rangou, S., Moschovas, D., Moutsios, I., Manesi, G.-M., Tsitoni, K., Bovsunovskaya, P.V., Ivanov, D.A., Thomas, E.L., Avgeropoulos, A.
Dendrons and dendritic terpolymers: synthesis, characterization and self-assembly comparison //Molecules. – 2020. – Т. 25. – №. 24. – С. 6030.
Moschovas, D., Manesi, G.-M., Karydis-Messinis, A., Zapsas, G., Ntetsikas, K., Zafeiropoulos, N.E., Piryazev, A.A., Thomas, E.L., Hadjichristidis, N., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Alternating gyroid network structure in an abc miktoarm terpolymer comprised of polystyrene and two polydienes //Nanomaterials. – 2020. – Т. 10. – №. 8. – С. 1497.
Miskaki, C., Moutsios, I., Manesi, G.-M., Artopoiadis, K., Chang, C.-Y., Bersenev, E.A., Moschovas, D., Ivanov, D.A., Ho, R.-M., Avgeropoulos, A.
Self-Assembly of Low-Molecular-Weight Asymmetric Linear Triblock Terpolymers: How Low Can We Go? //Molecules. – 2020. – Т. 25. – №. 23. – С. 5527
Politakos, N., Moutsios, I., Manesi, G.-M., Artopoiadis, K., Tsitoni, K., Moschovas, D., Piryazev, A.A., Kotlyarskiy, D.S., Kortaberria, G., Ivanov, D.A., Avgeropoulos, A.
Molecular and Structure–Properties Comparison of an Anionically Synthesized Diblock Copolymer of the PS-b-PI Sequence and Its Hydrogenated or Sulfonated Derivatives //Polymers. – 2021. – Т. 13. – №. 23. – С. 4167.
Jing, J., Heinrich, B., Prel, A., Steveler, E., Han, T., Bulut, I., Méry, S., Leroy, Y., Leclerc, N., Lévêque, P., Rosenthal, M., Ivanov, D.A., Heiser, T.
Efficient 3D charge transport in planar triazatruxene-based dumbbell-shaped molecules forming a bridged columnar phase //Journal of Materials Chemistry A. – 2021. – Т. 9. – №. 43. – С. 24315-24324.
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория ультра широкозонных полупроводников

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» - (НИТУ МИСиС)

Технологии материалов

Москва

Кузнецов Андрей Юрьевич

Швеция

2022-2024

Лаборатория ионоселективных мембран

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова - (МГУ)

Технологии материалов

Москва

Амедюри Брюно Мишель

Франция

2022-2024

Лаборатория нейроэлектроники и мемристивных наноматериалов

Южный федеральный университет - (ЮФУ)

Технологии материалов

Таганрог

Пак Бэ Хо

Корея

2022-2024