Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Профиль лаборатории: Разработка научных основ синтеза линейных и разветвленных карбо- - презентация

1 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Профиль лаборатории: Разработка научных основ синтеза линейных и разветвленных карбо- и гетероцепных полимеров, содержащих ковалентно или координационно связанные фото- и электроактивные группы, и полимерных материалов и композиций на их основе, обладающих нелинейными оптическими, фото- и электролюминесцентными и транспортными свойствами.

2 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Направления исследований: 1. Разработка методов синтеза полимерных материалов с нелинейными оптическими свойствами второго и третьего порядков на основе линейных и разветвленных гетероцепных полимеров с ковалентно присоединенными хромофорными группами. 2. Синтез макромолекулярных лигандов и их комплексов с переходными и редкоземельными металлами, обладающих (электро)каталитической активностью, фото- и электролюминесцентными свойствами. 3. Разработка научных основ технологии получения интенсивно люминесцирующих сопряженных полимеров, в частности – сополифлуоренов, для создания высокоэффективных светодиодных оптоэлектронных устройств и осветительных приборов. 4. Разработка методов синтеза и исследование молекулярных характеристик и функциональных свойств макромолекул сложной архитектуры, в частности – регулярных полиимидных щеток с боковыми цепями виниловых полимеров.

3 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Состав лаборатории: Березин Иван Андреевич, ст. лаборант Богорад Наталья Николаевна, н.с. Гойхман Михаил Яковлевич, в.н.с., д.х.н. Жукова Елена Валерьевна, м.н.с. Ильгач Дмитрий Михайлович, н.с., к.х.н. Кукаркина Нина Васильевна, н.с. Литвинова Лариса Степановна, н.с., к.х.н. Лорецян Наири Левоновна, м.н.с. Мартыненков Александр Алекссевич, н.с., к.х.н. Мелешко Тамара Константиновна, с.н.с., к.х.н. Носова Галина Ивановна, с.н.с., к.х.н. Подешво Ирина Владимировна, н.с., к.х.н. Смирнов Николай Николаевич, м.н.с. Соловская Нина Аркадьевна, с.н.с., к.х.н. Сущенко Ирина Геннадьевна, м.н.с. Якиманский Александр Вадимович, зав.лаб., д.х.н.

4 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Разработка методов синтеза полимерных материалов с нелинейными оптическими свойствами второго и третьего порядков на основе линейных и разветвленных гетероцепных полимеров с ковалентно присоединенными хромофорными группами Соловская Нина Аркадьевна Носова Галина Ивановна Жукова Елена Валерьевна Мартыненков Александр Алекссевич Ильгач Дмитрий Михайлович Смирнов Николай Николаевич Гойхман Михаил Яковлевич Подешво Ирина Владимировна Совместно с Институтом общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Институтом автоматики и электрометрии СО РАН, Ярославским государственным техническим университетом, химическим и физическим факультетами СПбГУ

5 Synthesis of azochromophore- containing polyimides with second order NLO properties Mitsunobu etherification of OH-containing polyimides Mistunobu polycondensation of azochromophore-containing diols Polymer Science, Ser. B V. 53. No. 1– 2. P. 73–88 d 33 > 50 pm/V = 1064 nm Mitsunobu esterification of COOH-containing polyimides Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

6 Refractive index dispersions and absorption spectra Sample preparation: spin-coating with subsequent corona poling Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с институтом автоматики и электрометрии СО РАН)

7 SHG MEASUREMENTS Typical angular dependences of the second harmonic signal for the p-p and s-p configurations Sample orientation and experimental setup Top viewFront view Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с институтом автоматики и электрометрии СО РАН)

8 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Наиболее важные результаты и публикации: С использованием реакции Мицунобу синтезированы новые хромофор-содержащие полиимиды, содержащие в боковой цепи ковалентно присоединенные фрагменты промышленных красителей DR-1 и DR-13. Впервые исследована дисперсия показателя преломления субмикронных пленок этих полимеров, поляризованных в коронном разряде. Получены частотные Зависимости величин коэффициентов генерации второй гармоники d 33, которые для исследованных пленок достигают 100 пм/В. Yakimansky A. V., Nosova G. I., Solovskaya N. A., Smirnov N. N., Plekhanov A. I., Simanchuk A. E., Gorkovenko A. I. Dispersion of quadratic nonlinearity of polarized films of chromophore- ontaining polyimides in the range of resonance absorption // Chemical Physics Letters V Nos P. 237–241. Носова Г. И., Абрамов И. Г., Соловская Н. А., Смирнов Н. Н., Жукова Е. В., Лысков В. Б., Доброхотов О. В., Александрова Е. Л., Масляницын И. А., Шигорин В. Д., Якиманский А. В. Синтез и фотофизические свойства растворимых полиимидов и полихиназолонов, содержащих балконы или азохромофоры в боковых цепях. Высокомолекулярные соединения, серия Б Т С

9 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Синтез макромолекулярных лигандов и их комплексов с переходными и редкоземельными металлами, обладающих (электро)каталитической активностью, фото- и электролюминесцентными свойствами Гойхман Михаил Яковлевич Подешво Ирина Владимировна Лорецян Наири Левоновна Совместно с Институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН, кафедрой органической химии МГУ им. М.В. Ломоносова, химическим факультетом СПбГУ

10 Voltage-Brightness characteristics of light-emitting diodes ITO/PEDOT:PSS/Eu(TTA) 3 complexed with PVK copolymer/bath/Alq 3 /Yb B, a.u. U, V I el, a.u., nm Polymer 3 7,5 V m=0.95 n+p=0.05 Sample 1: n/(n+p) = 1; B=20 cd/m 2 Sample 2: n/(n+p) = 1/5; B=40 cd/m 2 Sample 3: n/(n+p) = 1/8; B=43 cd/m 2 Journal of Optical Technology, 2011, Vol. 78 Issue 7, pp The best characteristics (the lowest threshold voltage and the highest brightness) are observed for n/(n+p) = 1/8. Light-emitting diodes are prepared and studied in Razuvaev Institute of organometallic chemistry of RAS, Nizhny Novgorod Metal-polymer complexes are synthesized and characterized in the Institute of Macromolecular Compounds, of RAS, St. Petersburg

11 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с Институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН) Наиболее важные результаты и публикации: Разработаны методы получения новых фото- и электролюминесцентных металл- полимерных комплексов Eu(III) и Ir(III) с сополимером N-винилкарбазола (95 мол.%) и метакриловых сомономеров-лигандов, содержащих хелатные 2-(2- пиридил)-хинолильные или фенантролиновые группы группы (2-5 мол.%). Созданы образцы светодиодных устройств с более высокой световой эффективностью (до 80 кд/м 2 ) и меньшим напряжением включения (~5.5 В) по сравнению с опубликованными данными для светодиодов на основе Eu(III)- полимерных комплексов. Якиманский А. В., Гойхман М. Я., Бочкарев М. Н., Подешво И. В., Ананьева Т. Д., Смыслов Р. Ю., Некрасова Т. Н., Лорецян Н. Л., Ильичев В. А., Конев А. Н. Фото- и электролюминесцентные свойства комплексов европия с лигандами, включенными в цепь поли-N-винилкарбазола. Оптический журнал Т С Гойхман М. Я., Подешво И. В., Лорецян Н. Л., Некрасова Т. Н., Ананьева Т. Д., Смыслов Р. Ю., Попова Е. Н., Якиманский А. В. Новые макромолекулярные лиганды с боковыми пиридилхинолиновыми группами и их металл-полимерные комплексы с иридием. Высокомолекулярные соединения, серия Б Т С

12 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с кафедрой органической химии МГУ им. М.В. Ломоносова) Наиболее важные результаты: Разработаны методы получения новых комплексов Cu(I), Ni(II) и Pd(II) c макромолекулярными лигандами, например, проявляющими высокую электрокаталитическую активность в реакция окисления спиртов и первичных аминов, а также в реакциях кросс-сочетания по механизму Судзуки и Соногоширы.

13 Наиболее важные публикации: Магдесиева Т. В., Долганов А. В., Латышев Г. В., Якиманский А. В., Гойхман М. Я., Подешво И. В., Лукашев Н. В. Комплексы Cu(I) с полимерными бихинолил- содержащими лигандами как электрокатализаторы селективного окисления вторичной ОН-группы в 3,24-дигидрокси-5b-холане в присутствии О 2. Журнал органической химии Т С Magdesieva T. V., Nikitin O. M., Yakimansky A. V., Goikhman M. Ya., Podeshvo I. V. New heterobimetallic Cu(I)-Pd(II)-containing polymer complexes: Electrochemical synthesis and application in catalysis. Electrochimica Acta V. 56. No 10. P New heterobimetallic Cu(I)-Pd(II)-containing polymer complexes: Electrochemical synthesis and application in catalysis Магдесиева Т.В., Никитин О.М., Полякова О.В., Якиманский А.В., Гойхман М.Я., Подешво И.В. Полимерные 2,2-бихинолилсодержащие комплексы NiII как катализаторы реакции Сузуки. Известия РАН, сер. хим С Магдесиева Т. В., Никитин О. М., Якиманский А. В., Гойхман М. Я., Подешво И. В. Синтез гетерополиядерных комплексов Cu(I) и Pd(II) с полимерными бихинолил- содержащими лигандами и изучение их каталитической активности в реакции Соногаширы. Известия РАН, сер. хим С Magdesieva T.V., Dolganov A.V., Yakimansky A.V., Goikhman M.Ya., Podeshvo I.V., New Cu(I) complexes with 2,2-biquinolyl and 2,2-quinolyl-pyridine containing polymer ligands as electrocatalysts for O 2 activation in the oxidation of aliphatic amines. Electrochimica acta, 2009, v. 54, p

14 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Разработка научных основ технологии получения интенсивно люминесцирующих сопряженных полимеров, в частности – сополифлуоренов, для создания высокоэффективных светодиодных оптоэлектронных устройств и осветительных приборов Носова Галина Ивановна Соловская Нина Аркадьевна Жукова Елена Валерьевна Мартыненков Александр Алекссевич Литвинова Лариса Степановна Совместно с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, химическим факультетом СПбГУ, Ярославским государственным техническим университетом, Томским государственным университетом

15 Synthesis of polyfluorenes by Miyaura-Suzuki polycondensation M1M2BT NRNI NBI Pd 0 Synthesis of polyfluorenes by Yamamoto polycondensation M2BT NRNI NBI Ni 0

16 PL spectra (a) and UV-vis absorption (b) in CHCl 3 ( exc =380 nm). PL spectra (a) and UV-vis absorption (b) in films ( exc =380 nm). Photoluminescence and absorption properties of synthesized polyfluorenes PolymMonomers M1M1 M2M2 RBTNI NBI end PF PF PF PF

17 EL of OLED based on PF4 and its CV and voltage- brightness characteristics (inset). PL spectra in CHCl 3 (a) and in films (b) 1-PF5, 2-PF6, 3-PF7, 4-PF8, 5- pure polyfluorene ( exc=380 nm). Photo- and electroluminescence of synthesized polyfluorenes 1500 cd/m 2, max =540 nm, CIE coordinates (0.36, 0.56) PolymerMonomers M1M1 M2M2 RBTNINBI (end) PF PF PF PF PF Совместно с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

18 Цветовые характеристики электролюминесценции одного из сополифлуоренов (совместно с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН)

19 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН) Наиболее важные результаты и публикации: С целью разработки полимерных светоизлучающих материалов с белой электролюминесценцией для светодиодных осветительных систем синтезирована серия новых люминофор-содержащих сополифлуоренов, содержащих фрагменты Нильского красного в боковой цепи. Максимальная яркость электролюминесценции достигала 3870 кд/м 2. В ряде случаев получены светоизлучающие устройства с индексами цветности близкими к белому свету и яркостью 380–2380 кд/м 2. Г. И. Носова, Д. А. Лыпенко, Р. Ю. Смыслов, И. А. Березин, Е. В. Жукова, Е. И. Мальцев, А. В. Дмитриев, Л. С. Литвинова, Н. А. Соловская, О. В. Доброхотов, И. Г. Абрамов, А. В. Якиманский. Синтез, фото- и электролюминесцентные свойства сополифлуоренов с фрагментами Нильского красного в боковой цепи. Высокомолекулярные соединения, Принято в печать.

20 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Разработка методов синтеза и исследование молекулярных характеристик и функциональных свойств макромолекул сложной архитектуры, в частности – регулярных полиимидных щеток с боковыми цепями виниловых полимеров. Мелешко Тамара Константиновна Богорад Наталья Николаевна Ильгач Дмитрий Михайлович Кукаркина Нина Васильевна Совместно с Институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН, Саратовским государственным университетом им. Н.Г. Чернышевского, Нижегородским государственным университетом им. Н.И. Лобачевского, University of Bayreuth, University of Jena

21 Молекулярные полимерные щетки Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

22 Разработка методов синтеза молекулярных щеток с полиимидной основной цепью и узкодисперсными боковыми цепями поливиниловых полимеров контролируемой длины ATRP мономер Полиимидный мульти- центровый макроинициатор X=H, R=COOCH 3, COOC(CH 3 ) 3, C 6 H 5 X=CH 3, R=COOCH 3, COOC(CH 3 ) 3 m Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

23 Синтез полиимидного макроинициатора + NEt 3 + KI (кат.) Et 3 NHBr Степень функционализации f = m/n Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

24 Схема синтеза привитых сополимеров методом ATRP (Ligand) 2 Cu(I)Cl (Ligand) 2 Cu(II)ClBr мономер X=H, R=COOCH 3, COOC(CH 3 ) 3, C 6 H 5 X=CH 3, R=COOCH 3, COOC(CH 3 ) 3 m Мономеры: метилметакрилат, трет-бутилметакрилат, н-бутилакрилат, трет-бутилакрилат, стирол Q = Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

25 Структура оболочки капсулы (8 слоев) [1-PEI/2-Fe 3 O 4 /3-PEI/4-ПИ-прив-(ПМАК)] 2 (PEI- полиэтиленимин) (совместно с Саратовским Государственным университетом) Преимущества разветвленных полианионов по сравнению с линейными : 1. Более высокая толщина, достигаемая за 1 цикл ионной сборки 2. Меньше циклов сборки, что важно для практической реализации Создание дистанционно разрушаемых микрокапсул, содержащих в оболочке наночастицы магнетита и сополимер ПИ-прив-ПМАК, потенциально применимых для целевой доставки лекарств ПИ-прив-ПМАК (m=45, n=16)

26 ПИ-прив-ПМАК, как водорастворимые носители агентов фотодинамической терапии (совместно с Институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН, Нижний Новгород) ПИ-прив-ПМАК (m=16, n=150)

27 цианопорфиразин с ПИ-прив-ПМАК Проникновение цианопорфиразина, солюбилизированного ПИ-прив-ПМАК и полиэтиленгликолем, в клетки эпидермоидной карциномы человека A 431 цианопорфиразин с полиэтиленгликолем Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с Институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН и биологическим факультетом Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского)

28 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред (совместно с ИМОХ РАН, СГУ им. Н.Г. Чернышевского, ННГУ им. Н.И. Лобачевского) Наиболее важные результаты и публикации: Получены новые молекулярных щеток с хребтовой полиимидной цепью и боковыми поливиниловыми цепями различной природы. Впервые синтезированы амфифильные полиимидные щетки с боковыми цепями полиметакриловой кислоты. Показана перспективность применения молекулярных полиимидных щеток для получения материалов с нелинейными оптическими свойствами, pH- и термочувствительных материалов, пленок Ленгмюра-Блоджетт, оболочек микро- и нанокапсул, а также в качестве наноконтейнеров для агентов фотодинамической диагностики и терапии. Мелешко Т.К., Ильгач Д.М., Богорад Н.Н., Кукаркина Н.В., Власова Е.Н., Добродумов А.В., Малахова И.И., Горшков Н.И., Красиков В.Д., Якиманский А.В. Синтез мультицентровых полиимидных макроинициаторов для получения регулярно привитых сополимеров с помощью контролируемой радикальной полимеризации. Высокомолекулярные соединения. Б Т С Якиманский А.В., Мелешко Т.К., Ильгач Д.М., Богорад Н.Н., Власова Е.Н., Ананьева Т.Д. Прививочная сополимеризация виниловых мономеров на полиимидных макроинициаторах методом радикальной полимеризации с переносом атома. Известия Академии наук. Сер. хим. Вып С Krasova A., Belyaeva E., Tarabukina E., Filippov A., Meleshko T., Ilgach D., Bogorad N., Yakimansky A. Synthesis and solution properties of loose polymer brushes having polyimide backbone and methylmethacrylate side chains. Macromolecular symposia V P

29 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Список студентов и аспирантов, участвующих в исследованиях: Кашина Анна Вячеславовна, студентка химфака СПбГУ Гулий Наталья Сергеевна, студентка химфака СПбГУ Крайнюченко Юлия Андреевна, студентка Санкт-Петербургского государственного университета растительных полимеров

30 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Список молодых сотрудников (до 33 лет): Березин Иван Андреевич Жукова Елена Валерьевна Ильгач Дмитрий Михайлович Сущенко Ирина Геннадьевна, м.н.с.

31 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Подготовка кадров Защита дипломной работы: Павлов Антон Александрович, СПбГУ (2008) Соколова Галина, СПбГТИ (ТУ) (2008) Ильгач Дмитрий Михайлович, СПбГУ (2009) Трибун Татьяна Алексеевна, СПбГТИ (ТУ) (2009) Осипова Надежда Владимировна, СПбГТИ (ТУ) (2009) Бойцов Денис Алексеевич, СПбГТИ (ТУ) (2009) Больбат Екатерина Евгеньевна, СПбГУ (2010) Колесова Кира Владимировна, СПбГТИ (ТУ) (2010) Полевой Алексей Анатольевич, СПбГУ (2011) Бауман Мария Алексеевна, СПбГУ (2011) Березин Иван Андреевич, СПбГУ (2011) Защита диссертаций: Гойхман Михаил Яковлевич, д.х.н., ИВС РАН (2010) Ильгач Дмитрий Михайлович, к.х.н., ИВС РАН (2013)

32 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред Публикации и патентов за период гг. В российских журналах-46 В иностранных журналах-24 В сборниках-4 Патенты-10 Участие в российских и международных конференциях Устные доклады-47 Стендовые сообщения-102

33 Гранты РФФИ ( а, з, а, а, а, а, Бел-а) Программа фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН 3-ОХ «Создание и изучение макромолекул и макромолекулярных структур новых поколений» (2008, ) Программа фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН 7-ОХ «Создание научных основ экологически безопасных и ресурсосберегающих химико-технологических процессов. Отработка процессов с получением опытных партий веществ и материалов» ( ) Программа Президиума РАН 7 «Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов» ( ) Федеральная целевая программа (ФЦП) «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на годы» (гос. контракты , ) У.М.Н.И.К. (Д.М. Ильгач, ) Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

34 Преподавательская деятельность Гойхман М. Я., профессор кафедры высокомолекулярных соединений, химический факультет СПбГУ, спецкурс «Основы физико-химии полимеров» для студентов старших курсов химического факультета СПбГУ Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

35 Участие в деятельности научных советов и обществ А.В. Якиманский: член совета по защите докторских и кандидатских диссертаций по специальности «высокомолекулярные соединения» (ИВС РАН); член Научного совета по высокомолекулярным соединениям ОХНМ РАН; член редколлегии журнала Высокомолекулярные соединения; член редколлегии Журнала Прикладной Химии; член РХО им. Д.И. Менделеева. М.Я. Гойхман – член РХО им. Д.И. Менделеева. Т.К. Мелешко – член РХО им. Д.И. Менделеева. Г.И. Носова – член РХО им. Д.И. Менделеева. Н.А. Соловская – член РХО им. Д.И. Менделеева. Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред

36 Наукометрические показатели А.В. Якиманский Общее количество цитирований (РИНЦ):905 Цитирований за последние 5 лет (РИНЦ):94 Индекс Хирша (РИНЦ):14 Общее количество цитирований (Web of knowledge):666 Цитирований за последние 5 лет (Web of knowledge):62 Индекс Хирша (Web of knowledge):14 Лаборатория полимерных наноматериалов и композиций для оптических сред