Ведущий инженер отдела лазерной физики и нанотехнологий физико-технического института ИрГТУ, кандидат химических наук Игорь Петрушенко выиграл грант Фонда фундаментальных исследований (РФФИ) по исследованию свойств углеродных наноструктур.

Фонд окажет поддержку перспективному проекту «Структурные и механические свойства ионизированных углеродных нанотрубок и графена» в размере 800 тыс. рублей на 2014–15 годы.

Теоретическая работа Игоря Петрушенко посвящена исследованию структурных и механических свойств углеродных нанокластеров. С момента открытия нанотрубок (1991 г.) и графена (2004 г.), данные наноструктуры привлекают внимание многих исследователей.

По информации И. Петрушенко, углеродные нанотрубки и графен широко используются в различных областях наук — физике, химии и т.д. Одно из наиболее интересных свойств этих структур — исключительные механические свойства. Например, прочность нанотрубок превышает прочность стали в 10 раз. В связи с этим, ученые считают перспективным использование углеродных нанокластеров для упрочения композиционных материалов.

«После того, как в полимерную матрицу вводят нанокластеры, мы получаем материал с высокими прочностными характеристиками, — рассказал Игорь Петрушенко. — Однако остается не конца изученным вопрос поведения нанокластеров при воздействии на них ионизирующего излучения. По этой проблематике опубликовано очень мало научных статей и почти не представлены патенты. Надеюсь, мое исследование будет результативным, и я получу новую информацию о свойствах нанокластеров.

Известно, что при ионизации — отрыве электрона от молекулы — существенным образом будут меняться ее структурные и механические характеристики. Первый этап моих исследований должен ответить на вопрос, насколько серьезно влияет ионизация на данные свойства углеродных нанотрубок. Это происходит следующим образом — мы создаем координаты исследуемых структур, помещаем специальный входной файл на суперкомпьютер и запускаем квантовохимические программы, которые решают сложные уравнения. Затем, анализируя полученные результаты, делаем выводы.

Кроме того, если мы добавим «чистые» нанотрубки в композиционный материал, то они, скорее всего, не распределятся равномерно по объему, а слипнутся в комки. Поэтому необходимо функционализировать нанокластеры различными атомами, чтобы уменьшить их способность к агрегации (снижение склонности частиц к склеиванию между собой). В своем исследовании я также буду заниматься этим вопросом.

В завершении проекта в 2015 году я планирую построить эффективную модель композиционного материала с углеродным нанокластером и проверить его характеристики при воздействии на него ионизирующего излучения».

Ученый пояснил, что на средства гранта РФФИ будет также приобретено специализированное программное обеспечение.