Научная группа доцента М.А.Вознесенского
Группа численного исследования нанообъектов и наноструктурированных систем
Руководитель группы — Вознесенский Михаил Андрееевич, к.ф.-м.н. доцент,
руководитель ОП магистратуры СПбГУ «Цифровые технологии в химии» по направлению прикладная информатика, офис 2124
e-mail: m.voznesenskiy@spbu.ru, телефон: 7 (812) 363-60-00 доб. 9804
WoSResearcherIDС-7411-2013, Scopus Author ID: 35231493100
Направление исследований
Расчеты электронного строения твердого тела
Решаемые задачи:
Определение положения кислородных вакансий и допантов в кристаллической структуре полупроводников и диэлектриков
Расчет зонной структуры и плотности состояний полупроводников и диэлектриков
Применение результатов:
Определение концентраций тушения люминесценции
Оценка возможной фотокаталической активности материалов
Разработка рекомендаций по направленному изменению энергетических спектров наночастиц
Расчеты магнитных свойств наночастиц
Решаемые задачи:
Моделирование кривых ZFC-FC суперпарамагнитных наночастиц
Определение параметров нанообъектов, оказывающих выраженное влияние на магнитные свойства
Применение результатов:
Описание и предсказание результатов реальных экспериментов
Разработка рекомендаций по составу и параметрам компонентов в материалах сложного строения
Моделирование процессов роста наночастиц
Решаемые задачи:
Установление параметров, управляющих процессом формирования наночастиц в различных условиях
Разработка подходов к описанию процессов формирования наночастиц и к предсказанию формы и размера продуктов синтеза
Применение результатов:
Определение параметров синтеза для получения полупроводниковых и диэлектрических наночастиц с заданными размерами и формой
Изучение взаимодействия поверхности наночастиц с молекулами различной природы
Решаемые задачи:
Разработка расчетной процедуры, обеспечивающей быстрое и максимально корректное определение энергий взаимодействия
Описание взаимодействий компонентов реакционной среды с формирующимися наночастицами
Предсказание активности нанообъектов при взаимодействии с молекулами различной природы
Применение результатов:
Скриннинг исходных реагентов для регулирования параметров наночастиц
Скриннинг сорбентов различной природы для выявления материалов с оптимальными характеристиками для выделения конкретных аналитов
Оценка антибактериальной активности фотокатализаторов
Предсказание распределения неорганического компонента в объеме гибридных материалов
Разработка рекомендаций по направленному изменению формы наночастиц для усиления фотокаталитической активности
Изучение свойств полимерных систем и полимерных композитов
Решаемые задачи:
Разработка крупнозернистых моделей для сокращённого описания свойств полимерных систем
Численное исследование динамических свойств полимерных растворов
Моделирование поведения полимерно-неорганических композитов
Применение результатов:
Предсказание структуры полимерных систем для получение заданных свойств.
Часть исследований проводится совместно с группой синтеза и исследования наночастиц и наноструктурированных материалов. Дополнительную информацию можно найти на сайте nanolabspb.ru
Научные проекты
Грант РФФИ 20-03-00762 Разработка подходов к компьютерному моделированию процессов роста наночастиц из растворов: теоретическое и экспериментальное исследование на примере диоксида олова — материала сфотокаталитической активностью.
Проект направлен на решение фундаментальной задачи — построения описания процессов роста наночастиц и выявление основных факторов, влияющих на их размер и морфологию. В задачи проекта входит проведение химических экспериментов по получению гидротермальным методом наночастиц диоксида олова; характеризация полученных частиц (размер, форма, строение), исследования их оптических и фотокаталитических свойств; установление взаимосвязи между свойствами частиц и условиями синтеза; развитие методов стохастического описания процессов роста наночастиц по механизму ориентационного присоединения; разработка моделей, описывающих взаимодействие наночастиц в растворе; моделирование процессов роста наночастиц при условиях, выбранных для химических экспериментов; сравнение результатов численного и химического экспериментов; верификация разработанных моделей. Актуальность проекта связана с разработкой подходов к предсказанию условий синтеза, необходимых для получения наночастиц с заданными свойствами и с исследованием процессов синтеза наночастиц, обладающих фотокаталитической активностью, которые могут быть использованы для разложения циклических органических соединений при очистке сточных вод.
Грант РНФ 23-23-00408 Направленное конструирование высокоэффективных фотокатализаторов на основе диоксида олова для очистки сточных вод путем управления процессами ориентационного присоединения.
Проект направлен на разработку подхода к синтезу высокоэффективных фотокатализаторов на основе наночастиц диоксида олова, в частности для очистки сточных вод от различных органических загрязнителей. Для синтеза наночастиц в гидротермальных условиях будет инициирован процесс ориентированного присоединения первичных блоков с различными структурными параметрами и составом поверхности, полученных методом осаждения. В результате будут получены наночастицы, отличающиеся своими морфологическими и структурными параметрами, обладающие различным количеством дефектов, в том числе кислородных вакансий, и, как следствие, обладающие различной фотокаталитической активностью. Полученные наночастицы будут охарактеризованы широким набором физико-химических методом, будут проведены исследования их фотокаталитической активности для разложения органических красителей и антибиотиков. Научная проблема, на решение которой направлен представляемый проект связана с выяснением ключевых особенностей процесса ориентированного присоединения, разработкой алгоритмов получения наночастиц с заданными морфологическими и структурными свойствами и в выявлении связи фотокаталитической активности наночастиц против загрязнителей различной природы с особенностями их строения Актуальность проекта связана с необходимостью создания отечественных систем эффективной очистки сточных вод от органических соединений, таких как красители и антибиотики. Научная новизна предлагаемого проекта заключается в возможности регулирования параметров, в том числе количество дефектов и кислородных вакансий, наночастиц диоксида олова в ходе их роста по механизму ориентированного присоединения, а также в тщательном изучении взаимосвязи между параметрами и свойствами наночастиц, что позволит с новой точки зрения взглянуть на уже существующие наноматериалы и откроет возможности улучшения их свойств.
Информация для студентов
Группа приглашает студентов для выполнения курсовых работ по физической химии, а также бакалаврских и магистерских диссертаций.
В химии существует много интересных задач, связанных с численными методами и программированием. Компьютерное моделирование давно считается надёжным инструментом для исследования, а компьютерные расчеты стали неотъемлемой частью научной работы.
В зависимости от области ваших научных интересов вы можете научиться проводить квантово-химические расчёты твердых тел, программировать на С++ и/илиPython, реализовывать на языке программирования методы и алгоритмы моделирования физико-химических процессов, исследовать кинетику процессов фотокатализа и адсорбции, изучать процессы формирования и разрушения эмульсий Пикеринга.