Направления исследований

Химический дизайн, компьютерное моделирование и систематическое изучение процессов ионного транспорта в твердых ионных проводниках в кристаллическом и наноструктурированном состоянии. Синтез и характеризация новых твердых электролитов с заданным носителем заряда с использованием современных экспериментальных методов (импедансной спектроскопии, ЯМР, микроскопии (СЭМ, ПЭМ), методов термохимии, рентгеноструктурного анализа, оптической спектроскопии и др.) в системах на основе неорганических  галогенидов и оксидов металлов.

1. Развитие методов механохимического синтеза для создания нового поколения высокопроводящих твердых электролитов на основе неорганических фторидов с различным типом кристаллической структуры
2. Разработка методик синтеза и дизайна наноструктурированных твердых электролитов с литий-ионной проводимостью в системах на основе широкого класса неорганических галогенидов. Комплексное исследование физико-химических свойств полученных материалов.
3. Разработки в области практического применения твердых электролитов с заданным носителем заряда, как материалов для альтернативной энергетики, в том числе, в сенсорах, химических источниках тока, топливных элементах и др.
4. Компьютерное моделирование физико-химических свойств широкого спектра новых материалов современными методами квантовой химии и неэмпирической молекулярной динамики. Проводится расчет динамических (коэффициенты диффузии), механических, электронных, зарядовых, спектральных (ЯМР, ИК, КР), структурных (оптимальная геометрия, функции распределения) и термодинамических свойств. Расчёты проводятся при различных моделируемых условиях: вакуум, газ, жидкость (растворы) , стеклообразное состояние (полимеры, стёкла, ситаллы), кристаллическое твёрдое тело. Моделируются материалы ионики твёрдого тела, как перспективные матрицы для создания устройств альтернативной энергетики (фтор-и литий-проводящие твердые электролиты, оксиды циркония и церия, протонопроводящие полимеры, гибридные материалы фотовольтаики со структурой перовскита).
   

Статьи

• Melnikova N.A., Ji Q., Fei B., Glumov O. V., Murin I. V. Mechanochemical Synthesis of Fluorine-Conducting Solid Electrolytes Based on Tysonite and Fluorite Structures Russian Journal of General Chemistry 2024, Volume 94, Pages S28–S35DOI: 10.1134/S1070363224140044
• Ji Q., Melnikova N.A., Glumov O. V., Trefilov I. O., Eliseeva S. N., Murin I. V. Mechanochemical synthesis, microstructure and electrochemical properties of solid electrolytes with stabilized fluorite-type structure in the PbF2-SrF2-KF system for solid-state fluoride-ion batteries Ceramics International, 2023, Volume 49, Issue 11-A,  Pages 16901-16908DOI: 10.1016/j.ceramint.2023.02.051
• Mokrushin A.S. Fisenko N.A., Gorobtsov P.Y., Simonenko T.L., Glumov O.V., Melnikova N.A.,  Simonenko N.P., Bukunov K.A., Simonenko E.P., Sevastyanov V.G., Kuznetsov N.T. Pen plotter printing of ITO thin film as a highly CO sensitive component of a resistive gas sensor.Talanta 2021, Volume 221, Номерстатьи 121455DOI:10.1016/j.talanta.2020.121455
• Shablinskii A.P., Melnikova N.A., Vergasova L.P., Murin I.V., Filatov S.K.., Moskaleva S.V., Bubnova R.S.Thermal expansion, shear deformations and electrical conductivity of alluaudite-group minerals (badalovite and calciojohillerite) Physics and Chemistry of Minerals 2021, Volume 48, Issue 4, Номерстатьи 14. DOI:10.1007/s00269-021-01135-9
• Simonenko T.L., Simonenko N.P., Gorobtsov P.Y., Vlasov I.S., Solovey V.R., Shelaev A.V., Simonenko E.P., Glumov O.V., Melnikova N.A., Kozodaev M.G., Markeev A.M., Lizunova A.A.Microplotter printing of planar solid electrolytes in the CeO2–Y2O3 system Journal of Colloid and Interface Science 2021, Volume 588, Pages 209–220DOI:10.1016/j.jcis.2020.12.052
• AV Petrov, Q Ji, IV Murin, AK Ivanov-Schitz. Ab Initio Molecular Dynamics Simulation of the Superionic State in Pb0.78Sr0.19K0.03F1.97 Solid Solution: Behavioral Features of the Fluorine Ion Sublattice Crystallography Reports 2024, 69 (2), 220-225 DOI: 10.1134/S1063774524600145
• AV Petrov, AK Ivanov-Schitz, IV Murin.Enhanced oxygen mobility in undoped ZrO2‐CeO2 heterostructurePhysica status solidi (a) 2023 2200494, DOI: 10.1002/pssa.202200494
• AV Petrov, MS Salamatov, AK Ivanov-Schitz, IV Murin. Nanoscale Effects in PbF2–CdF2 Solid Solutions. Crystallography reports 2019, 64, 932-936, DOI: 10.1134/S106377451905016X
• AA Petrov, NA Melnikova, AV Petrov, OI Silyukov, IV Murin, IA Zvereva. Experimental investigation and modelling of the Na+ mobility in NaLnTiO4 (Ln= La, Nd) ceramics. Ceramics International 2017, 43 (14), 10861-10865, DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.05.117
• M Arsentev, A Missyul, AV Petrov, M Hammouri. TiS3 Magnesium Battery Material: Atomic-Scale Study of Maximum Capacity and Structural BehaviorThe Journal of Physical Chemistry C 2017, 121 (29), 15509-15515, DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b01575
• IY Gotlib, AK Ivanov-Schitz, IV Murin, AV Petrov, RM Zakalyukin. Computer simulation of ionic transport in silver iodide within carbon nanotubes. SolidStateIonics2011, 188 (1), 6-14, DOI: 10.1016/j.ssi.2010.11.020
• Готлиб,И.Ю.,Иванов-Шиц,А.К.&Мурин,И. В.КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ГРАНИЦЫ ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА: ТРЕХСЛОЙНАЯ ГЕТЕРОСИСТЕМА Zr0.8Sc0.2O1.9|Ce0.9Gd0.1O1.95|Pr2CuO42022, КРИСТАЛЛОГРАФИЯ. 67, 6, стр. 949-955                 
• Tenevich, M. I.; Motaylo, E. S.; Khorev, V. A.; Shevchik, A. P.; Glumov, O. V.; Murin, I. V.; Popkov, V. I.Mechanical, thermophysical and electrochemical properties of dense BaCeO3 ceramics sintered from hydrazine-nitrate combustion products    2023 Ceramics International, 49 (19), 31087-31095. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.07.053
• Ji, Q.; Melnikova, N. A.; Glumov, O. V.; Trefilov, I. O.; Eliseeva, S. N.; Murin, I. V.Mechanochemical synthesis, microstructure and electrochemical properties of solid electrolytes with stabilized fluorite-type structure in the PbF2-SrF2-KF system for solid-state fluoride-ion batteries2023 Ceramics International 2023, 49 (11), 16901-16908. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.051
• Petrov, А. V., Ji, Q. & Murin, I. V.Computer Simulation of Fluorine Ionic Mobility in β-PbF2 Crystal Doped with Strontium and Potassium Fluorides2022, Russian Journal of General Chemistry. 92, 12, стр. 2877-2879         
• Petrov, A.V., Salamatov, M.S., Ivanov-Schitz, A.K., Murin, I.V.Effect of shape Si3O6 clusters on fluoride diffusion in nanocomposites: computational evidence(2021) Ionics, 27 (3), pp. 1255-1260. DOI: 10.1007/s11581-020-03710-6
• Pentin, M.A., Kalinina, L.A., Kosheleva, E.V., Ushakova, Y.N., Murin, I.V.Research of Composite Materials BaSm2S4–ZrS2, CaY2S4–ZrS2(2021) Russian Journal of Electrochemistry, 57 (8), pp. 840-851. DOI: 10.1134/S1023193521070107
• Salamatov, M.S., Sokolov, I.A., Petrov, A.V., Murin, I.V.Modeling Ionic Transport and Manifestation of Mixed Alkali Effect in Glass and Glass-Forming Melts of Lithium and Sodium Niobium Phosphates (2020) Glass Physics and Chemistry, 46 (5), pp. 405-409. DOI: 10.1134/S1087659620050065
• Petrov, A.V., Semenov, K.N., Murin, I.V.Charges of Hydrogen Atoms in a Nanodiamond Modified with Proton-Donor Groups2020 Russian Journal of General Chemistry, 90 (5), pp. 927-928. DOI: 10.1134/S1070363220050308
• Gulina, L.B., Privalov, A.F., Weigler, M., Murin, I.V., Tolstoy, V., Vogel, M.Anomalously High Fluorine Mobility in Tysonite-Like LaF3:ScF3 Nanocrystals: NMR Diffusion Data 2020 Applied Magnetic Resonance, 51 (12), pp. 1691-1699. DOI: 10.1007/s00723-020-01247-5
• Simonenko, T.L., Simonenko, N.P., Mokrushin, A.S., Simonenko, E.P., Glumov, O.V., Mel'nikova, N.A., Murin, I.V., Kalinina, M.V., Shilova, O.A., Sevastyanov, V.G., Kuznetsov, N.T. Microstructural, electrophysical and gas-sensing properties of CeO2–Y2O3 thin films obtained by the sol-gel process2020 Ceramics International, 46 (1), pp. 121-131. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.08.241
• Kalinina, L.A., Ushakova, J.N., Pentin, M.A., Kosheleva, E.V., Murin, I.V.Optimization of the functional properties in solid-state sulfide materials with the sulfur ion conductivity2019 Journal of Physics: Conference Series, 1347 (1), статья № 012008 DOI: 10.1088/1742-6596/1347/1/012008
• Petrov, A.V., Salamatov, M.S., Ivanov-Schitz, A.K., Murin, I.V.Nanoscale Effects in PbF2–CdF2 Solid Solutions2019 Crystallography Reports, 64 (6), pp. 932-936. DOI: 10.1134/S106377451905016X                  
• Pentin, M.A., Ananchenko, B.A., Kalinina, L.A., Kosheleva, E.V., Ushakova, Y.N., Murin, I.V.Sulfide-Conducting Ionic Conductors with the CaFe2O4 and Yb3S4 Structure Doped with Zirconium Disulfide2019 Russian Journal of Electrochemistry, 55 (8), pp. 785-795. DOI: 10.1134/S1023193519080111                   
• Simonenko, T.L., Kalinina, M.V., Simonenko, N.P., Simonenko, E.P., Glumov, O.V., Mel'nikova, N.A., Murin, I.V., Shichalin, O.O., Papynov, E.K., Shilova, O.A., Sevastyanov, V.G., Kuznetsov, N.T.Synthesis of BaCe0.9-xZrxY0.1O3-Δnanopowders and the study of proton conductors fabricated on their basis by low-temperature spark plasma sintering2019 International Journal of Hydrogen Energy, 44 (36), pp. 20345-20354. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.05.231                 
• Ivanov-Schitz, A.K., Gotlib, I.Y., Galin, M.Z., Mazo, G.N., Murin, I.V. Computer Simulation of Zr0.8Sc0.2O1.9/Ce0.9Gd0.1O1.95 Heterostructure2019 Crystallography Reports, 64 (3), pp. 407-412. DOI: 10.1134/S1063774519030118
• Petrov, A.V., Murin, I.V. Electronic Structure of SO3H Functional Groups and Proton Mobility in Nafion and Aquivion Ionomer Membranes2019 Russian Journal of General Chemistry, 89 (3), pp. 553-555. DOI: 10.1134/S1070363219030320
• Bodnar, V., Ganeev, A., Gubal, A., Solovyev, N., Glumov, O., Yakobson, V., Murin, I.Pulsed glow discharge enables direct mass spectrometric measurement of fluorine in crystal materials – Fluorine quantification and depth profiling in fluorine doped potassium titanyl phosphate2018 Spectrochimica Acta - Part B Atomic Spectroscopy, 145, pp. 20-28. DOI: 10.1016

Студентам

Студенты создают виртуальные миры, которые передают реальные свойства веществ на основе атомно-молекулярного подхода с применением современных теоретических и расчётных методов, реализуемых на суперкомпьютере.

Темы ВКР для студентов:

1. Механохимический синтез и исследование транспортных свойств фтор-проводящих твердыхэлектролитов
2. Изучение электрохимических характеристикполностью твердотельных химических источников тока
3. Механохимический синтез твердых электролитов на основенеорганических галогенидов для твердотельных литий-ионных аккумуляторов
4. Компьютерное моделирование структурных и динамических свойств анион- и катион-проводящих твёрдых электролитов методом молекулярной динамики.