Лаборатория создана при поддержке Евразийского научно-образовательного центра мирового уровня. Срок реализации проекта: 2024-2026 гг. Объем финансирования – 8.7 млн руб/год.
Цель лаборатории: разработка новых функциональных материалов для различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и медицины и технологии их получения.
Задачи лаборатории:
1) исследование реакционной способности серосодержащих неорганических и органических соединений, поиск корреляций «структура-свойство» для направленного синтеза функциональных материалов с заданными свойствами, востребованных в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и медицины;
2) разработка методов получения эффективных экологичных удобрений на основе фосфор-, азотсодержащих соединений, наноразмерной серы и других перспективных материалов;
3) разработка методов получения составов на основе наночастиц серы и других перспективных соединений для гидроизоляции строительных материалов и использования в нефтехимической промышленности и машиностроении;
4) разработка методов получения эффективных противогрибковых и ранозаживляющих препаратов на основе наночастиц серы и других перспективных соединений.
Тематика исследований молодежной научной лаборатория «Дизайн новых функциональных материалов для промышленности, сельского хозяйства и медицины» соответствует приоритетным направлениям научно-технологического развития, утвержденным Минобрнауки Российской Федерации. Деятельность молодежной научной лаборатории направлена на комплексное развитие научных исследований и разработок в области передовых технологий, совершенствование системы технологического трансфера технологий и обеспечения быстрого перехода результатов исследований в стадию практического применения в рамках реализации технологического проекта НОЦ «Природоэффективные и экологичные материалы и их цифровое моделирование».
Деятельность лаборатории направлена на разработку экологически безопасной и безотходной технологии переработки двух видов техногенных образований (серы и известняка), имеющихся в избытке на территории РФ для создания основ производства практически полезных продуктов для строительной индустрии, сельского хозяйства и медицины. Реализация проекта позволит улучшить экологическую ситуацию в РФ, получить новые химические продукты, решать задачи долговременной защиты наиболее уязвимых частей зданий и конструкций от атмосферных и антропогенных факторов, а также проблемы минерального питания растений применением комплексных наноудобрений.
Деятельность лаборатории также направлена на разработку эффективных и экологически безопасных препаратов, базирующихся на наночастицах серы. Они предназначены для предпосевной обработки семян и листовой обработки растений, обеспечивая оптимальные условия для их развития. Основная цель состоит в создании продукта, способствующего гармоничному росту растений, повышению урожайности и улучшению качества продукции. Сера играет ключевую роль в питании растений, улучшая усвоение азотистых соединений и предотвращая образование небелковых форм азота, таких как нитраты и нитриты. Это способствует повышенной экологической чистоте сельскохозяйственной продукции. Также сера способствует повышению устойчивости культур к экстремальным температурам и засухе, что является важным фактором для обеспечения устойчивого сельского хозяйства. Эксперименты с использованием препаратов на основе серы демонстрируют улучшение усвоения азотистых соединений культурами, снижение образования небелковых форм азота и обеспечение высокой экологической чистоты продукции. Таким образом, деятельность лаборатории будет направлена на решение проблемы продовольственной безопасности Российской Федерации.
Деятельность лаборатории направлена также на исследование процесса спонтанного выделения наночастиц серы из целевого продукта различными способами, такими как разбавление, высушивание, смешивание с растворами кислот; исследование процесса модифицирования порового пространства материалов полисульфидным раствором, изучение процесса образования наночастиц серы в порах и капиллярных трактах бетона и других строительных материалах. Одной из задач лаборатории будет исследование возможностей применения полисульфидных растворов и наночастиц серы в медицине в виде эмульсий, мазей и др. для борьбы с грибковыми заболеваниями и другими болезнями. Результаты деятельности лаборатории будут востребованы в сельском хозяйстве, медицине, строительстве, что внесет значительный вклад в укрепление технологического суверенитета Российской Федерации.
Актуальность исследований:
Элементная сера входит в пятерку наиболее широко используемых современной промышленностью химических продуктов. Но, несмотря, на огромные объемы использования серы в современной промышленности, в настоящее время производство серы значительно превышает ее потребление. Это обусловлено производством попутной (регенеративной) серы при переработке постоянно возрастающих объемов серосодержащего углеводородного сырья (газ, нефть) и более глубокой очисткой от серы продуктов нефтепереработки, отходящих и дымовых газов коксохимических, металлургических и энергетических производств, что продиктовано ужесточением требований к защите окружающей среды. Между тем спрос на основные виды серной продукции стабилизировался, а в ряде направлений имеет тенденцию к уменьшению благодаря внедрению новых технологий. Наиболее перспективными направлениями являются разработка новых, наукоемких серосодержащих материалов, цена которых заметно превышает цену самой серы как сырья, и расширение использования серы в нетрадиционных материалоемких сферах. Хотя в результате многолетних интенсивных исследований свойств элементной серы накоплен значительный фактический материал, необходимость разработки новых путей применения серы требует проведения дальнейших исследований ее характеристик с применением современной научной аппаратуры. Большие научные ожидания в этой области связываются с развитием нанотехнологий. Представляется весьма актуальной разработка методов использования хорошо известных ценных свойств серы, таких как бактерицидность и гидрофобность для наночастиц серы. Для решения этой задачи необходимо разработать метод получения наночастиц серы методом удобным для практического применения, провести анализ структурных и термодинамических параметров, закономерностей изменения размеров частиц во времени, изучить возможности стабилизации размеров частиц и найти способ их применения.
Разработка методов синтеза химическим осаждением из полисульфидных растворов наночастиц серы и серосодержащих соединений для практического применения в сельском хозяйстве, медицине и строительстве отвечает современным мировым вызовам.
В настоящее время в развитых странах намечается стратегия создания индустрии нанотехнологий, связанной с получением традиционных элементарных веществ и соединений в новом качестве с уникальными химическими, каталитическими, биологическими свойствами. Известно, что препараты на основе наночастиц способны оказывать эффективное воздействие в очень малых концентрациях на живые организмы. Кроме того, высокая удельная поверхность наночастиц позволяет эффективно использовать их в качестве катализаторов и основы для создания прочных цементных составов.
Деятельность лаборатории направлена на разработку методов синтеза наночастиц серы и серосодержащих продуктов и поиск областей прикладного применения данных продуктов. Для сельского хозяйства предполагается создание более совершенных препаратов на основе наночастиц серы для ускорения роста, повышения устойчивости к стрессам и создания условий для повышения качества и количества урожая. Планируется применение наноразмерной серы в медицине: предполагается создание суперэффективных мазей на основе наночастиц серы для защиты от грибковых заболеваний. Также планируется применение наночастиц серы в качестве составов для гидроизоляции строительных материалов с целью увеличения устойчивости данных материалов к механическим, термическим и др. нагрузкам и увеличения их срока службы.
Состав лаборатории:
1. Руководитель лаборатории – к.х.н. Корнилов Дмитрий Анатольевич
Наукометрические показатели:
Число статей в изданиях Scopus/Web of Science: 45
Индекс Хирша h (Scopus/Web of Science): 9
Научные проекты:
Научные награды, стипендии, премии:
1) стипендия мэра г. Казани (2014),
2) стипендия British Petroleum (2014-2015),
3) премия Haldor Topsoe (2016),
4) стипендия Президента РФ (2015-2016),
5) стипендия ректора Казанского федерального университета (2018),
6) премия Академии наук Республики Татарстан (2020).
2. Старший научный сотрудник – к.х.н. Хусаинов Азат Наилевич
Наукометрические показатели:
Общее число публикаций: 30
Индекс Хирша h (РИНЦ): 8
Научные проекты: грант РФФИ № 12-03-97034р_поволжье_а. Исполнитель
3. Научный сотрудник – Ахметшин Булат Салаватович
Общее число публикаций: 58
Индекс Хирша h (РИНЦ): 3
Научные проекты: грант РФФИ № 12-03-97034р_поволжье_а. Исполнитель
4. Младший научный сотрудник – Самсонов Марат Робертович
Общее число публикаций: 24
Индекс Хирша h (РИНЦ): 4
Научные проекты: грант РФФИ № 12-03-97034р_поволжье_а. Исполнитель
5. Младший научный сотрудник – Саттарова Алина Фанилевна
Общее число публикаций: 12
Число статей в изданиях Scopus/Web of Science: 4
Индекс Хирша h (Scopus/Web of Science): 3
Научные проекты: грант Министерства образования и науки Республики Башкортостан, проект №1 от 14.08.2023, «Реакция Бингеля: определение кинетических, активационных и региохимических закономерностей на примере получения биологически активных производных фуллерена». Срок реализации: 2023-2024. Руководитель.
6. Младший научный сотрудник – Садыков Тимур Тагирович
Общее число публикаций: 32
Индекс Хирша h (РИНЦ): 2
Научные проекты:
1. грант РФФИ "Аспиранты", проект № 20-33-90316, "Синтез новых композитных материалов на основе растворимых производных полианилина и наноразмерной серы". Срок реализации: 2020-2022. Исполнитель.
2. грант Министерства образования и науки Республики Башкортостан, приказ № 2449 от 10.12.2021, "Изучение сорбционных и антикоррозионных свойств полианилина и его производных". Срок реализации: 2021-2022. Руководитель
3. грант Министерства образования и науки Республики Башкортостан, проект №1 от 14.08.2023, «Очистка водных сред от красителей и тяжелых металлов новыми полимерными материалами». Срок реализации: 2023-2024. Руководитель.
Научные награды, стипендии, премии:
1. Диплом за 1 место в конкурсе на лучшую научную работу молодых ученых вузов и научных учреждений в Республике Башкортостан в номинации "Химические науки" (2022);
2. Стипендия Правительства РФ (2022-2023).
