На нашей кафедре восемь научно-исследовательских лабораторий предлагают студентам 1 курса химического факультета познакомиться с их основными научными направлениями.
Более подробно информацию обо всех лабораториях можно посмотреть на соответствующей странице.
Темы научных исследований для ознакомительной практики студентов 1 курса
| wdt_ID | Лаборатория | Направления работы | Объекты | Методы | Чему можно научиться | Тип работы |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Термохимии | Определение термодинамических характеристик индивидуальных соединений с прецизионной точностью | Ионные жидкости, гетероциклические и металлорганические соединения | Адиабатическая калориметрия, калориметрия сгорания и растворения, высокотемпературная масс-спектрометрия | Познакомиться с экспериментами, позволяющими определить фундаментальные характеристики веществ (низкотемпературная теплоемкость, энтропия, энтальпия образования, энальпия растворения, давление пара, фазовые переходы) | Экспериментальная |
| 2 | Термохимии | Функциональные материалы для органической электроники | Фуллерены и их производные, пирамидализованные полиены | Хроматография, масс-спектрометрия, электронная спектроскопия, ЯМР, рентгеноструктурный анализ, циклическая вольтамперометрия, квантово-химические расчеты, изготовление тонкопленочных устройств органической электроникии и определение их характеристик | Познакомиться с междисциплинарным исследованием, включающим синтез целевых соединений, изучение электронных свойств, дизайн и изготовление устройств органической электроники, измерение их характеристик | Экспериментальная и теоретическая |
| 3 | Термохимии | Моделирование функциональных свойств соединений | Эндоэдральные производные фуллеренов, полисопряженные соединения | Квантово-химические расчеты, многоконфигурационные методы | Узнать возможности и ограничения разных методов квантовой химии в задачах предсказания физико-химических свойств соединений | Теоретическая |
| 4 | Катализа и газовой электрохимии | Синтез функциональных материалов на основе керамики | оксидные системы от простого состава (ZnO) до многокомпонентных оксидов: MnFeCoNiCu)3O4, BaTiO3 и др) | Гидротермальный синтез в суб- и сверхкритических условиях, рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия | Познакомиться со способами получения керамических материалов. Узнать, зачем необходимо вводить дополнительные компоненты и как это влияет на свойства | Экспериментальная |
| 5 | Катализа и газовой электрохимии | Создание и модифицирование гетерогенных катализаторов | оксидные катализаторы, катализаторы на основе наночастиц, катализаторы на основе различных углеродных материалов | Низкотемпературная адсорбция азота, рентгенофазовый анализ, электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, атомно-абсорбционная спектроскопия, температурно-програсммированное восстановление, ИК-спектроскопия, хроматография, проведение каталитических опы | Научиться синтезу катализаторов и наночастиц металлов, узнать как можно увидеть наночастицы, определить их состав и электронное состояние компонентов, попробовать провести каталитическую реакцию | Экспериментальная |
| 6 | Катализа и газовой электрохимии | Новые функциональные материалы и суперабсорбенты | рисовая шелуха, силикагель, углеродный материал | Адсорбция, рентгенофазовый анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, электронная микроскопия | Узнать, как из биологического объекта получать адсорбенты и гидрогелевые композиции | Экспериментальная |
| 7 | Катализа и газовой электрохимии | Структура и термостабильность коллаген-содержащих материалов | коллаген-содержащие биологические материалы | Термический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия, инфраккрасная спектроскопия, микроскопия | Как проводится диагностика хрящевой ткани разных видов с количественным определением основных компонентов, в чем отличие строениения хрящей носовой перегородки, коленного сустава, ребра и пульпозного ядра межпозвонкового диска, а также трипсинизированных и дефектных образцов хрящей. | Экспериментальная |
| 8 | Квантовой фотодинамики | Квантовая химия и динамика молекулярных процессов | Атомно-молекулярные системы | Методы квантовой химии и молекулярной динамики | Познакомиться с классическими и квантовыми методами моделирования структуры м динамики атомно-молекулярных систем | Теоретическая |
| 9 | Квантовой фотодинамики | Фотохимия биомолекулярных систем | Фотоактивные белки и хромофоры | Теоретические и экспериментальные методы изучения динамики сверхбыстрых процессов в биомолекулярных системах | Познакомиться с теоретическими и экспериментальными методами изучения механизмов фотохимических реакций | Теоретическая |
| 10 | Квантовой фотодинамики | Лазерное охлаждение молекул и новая физика | Лазерно-охлаждаемые молекулы | Теоретические и экспериментальные методы изучения электронной структуры и свойств лазерно-охлаждаемых молекул | Познакомиться с современными проблемами теоретической физики и подходами к их решению с помощью лазерно-охлаждаемых молекул | Теоретическая |
| 11 | Квантовой фотодинамики | Теоретическая химия и вычислительное материаловедение | Органические молекулярные и конденсированные системы | Методы молекулярного моделирования | Познакомиться с тематикой исследований в области современного материаловедения и применения теории в химии | Теоретическая |
| 12 | Строения конденсированных систем | Супрамолекулярные свойства полимерных гелей | Полимеры, полимерные гели, полимерные супрамолекулярные композиты. | Метод оптической микрометрии, метод динамической порометрии, метод квазиравновесной сушки, пикнометрический и изопиестический методы | Познакомиться с методиками, позволяющими определять и исследовать состав, свойства и поведение многокомпонентных супрамолекулярных систем | Экспериментальная и теоретическая |
| 13 | Строения конденсированных систем | Определение термодинамических параметров процессов разделения и концентрирования на ионитах, ионообменное получение веществ | Полимерные и неорганические иониты | Теоретические и экспериментальные методы исследования равновесия и динамики в ионообменных системах | Познакомиться с современными методами использования ионитов для решения различных теоретических и прикладных задач | Экспериментальная |
| 14 | Строения конденсированных систем | Исследование фотокаталитических свойств функциональных материалов на основе диоксида титана | Фотокаталитически активные соединения | Экспериментальные методы исследования фотокаталитической активности материалов | Познакомиться с методом определения фотокаталитической активности с использованием в качестве разлагаемого вещества органического красителя | Экспериментальная |
| 15 | Строения конденсированных систем | Функциональные материалы на основе магнитных полупроводников | Магнитные полупроводники со структурой перовскита и шпинели | Методы изучения физических свойств и структуры | Ознакомиться с методами получения, структурой, физическими свойствами и областями применения | Экспериментальная и теоретическая |
| 16 | Строения конденсированных систем | Анализ внутреннего строения кристаллов | Кристаллы соединений разного состава | Программы для поиска в банках кристаллографических данных, визуализации и анализа кристаллических структур | Пользоваться банками кристаллографических данных и программами для визуализации кристаллических структур и их анализа | Теоретическая |
| 17 | Строения конденсированных систем | Исследование свойств и строения молекулярных жидкостей | Водные растворы спиртов | Экспериментальное определение плотности, скорости звука, вязкости; расчеты термодинамических параметров | Познакомиться с экспериментальными методами изучения свойств жидкостей и примерами корреляций между свойствами и структурой | Экспериментальная |
| 18 | Строения конденсированных систем | Конформационный анализ небольших органических молекул | Алифатические диолы | Квантово-химические расчеты; Кембриджский банк структурных данных | Получить общее представление о теоретическом конформационном анализе; находить и сравнивать данные о конформациях молекул в кристаллах и в свободном состоянии | Теоретическая |
| 19 | Химической термодинамики | Описание вязкости стекол и расплавов в системе CaO-Al2O3. | Данные вязкости стекол и расплавов в системе CaO-Al2O3 | Модели вязкости: Адама-Гиббса (АГ), Рише, Фогеля-Фулчера-Тамманна (ФФТ), Уотертон-Мауро-Юэ-Эллисон-Гупта-Аллен (УМЮЭГА), Коэна-Греста (КГ) и Аврамова-Мильчева (АМ). | Научиться использовать различные модели для описания вязкости расплавов и стекол; научиться проводить оптимизацию параметров модели | Расчетная |
| 20 | Химической термодинамики | Аппроксимация теплоемкости стекол в системе CaO-Al2O3. | Данные теплоемкости стекол в системе CaO-Al2O3 | Модель Воронина: описание теплоемкости с использованием суммы функций Планка-Эйнштейна | Научиться использовать модель Воронина для описания теплоемкости стекол; научиться проводить оптимизацию параметров модели | Расчетная |
| 21 | Химической термодинамики | Синтез KH2Cit*2H2O и K2HCit*xH2O | Соли трёхосновной карбоновой кислоты - лимонной, их кристаллогидраты | Метод изотермической растворимости, метод влажных остатков, РФА, кратко - с аналитическими методами (фотометрия пламени, хроматография, гравиметрия) | Научиться работать с изотермическими сечениями фазовых диаграмм трёхкомпонентных систем, в том числе и для синтеза нужных соединений, освоить математические методы соотнесения равновесной твёрдой фазы, обрабатывать дифрактограммы | Экспериментальная |
| 22 | Химической термодинамики | Фазовые равновесия жидкость-твердое в системе вода-метансульфонат лития | Метансульфонат лития, метансульфоновая кислота, карбонат лития | Метод изотермической растворимости, ДСК, вибрационного способа определения объема, кратко - с РФА, ICP OES, элементным анализом | Познакомиться с методом дифференциальной сканирующей калориметрии, его применением для построения фазовых диаграмм двухкомпонентных систем и поиска потенциальных соединений, научиться работать с методом изотермической растворимости и определением плотностей растворов | Экспериментальная |
| 23 | Химической термодинамики | Изучение температурной зависимости теплоемкостей редкоземельных элементов | Элемент РЗЭ - скандий | Расчетный метод (метод МНК) построения температурной зависимости теплоемкости элемента | Построению единой модели для кристаллического вещества во всем интервале температур, анализу достоверности литературных данных, расчету стандартных термодинамических функций | Расчетная |
| 24 | Химической термодинамики | Фазовые равновесия в системах H2O–RE(NO3)3 (RE = Er, Yb, Lu) | Водные растворы нитратов редкоземельных элементов | Дифференциальная сканирующая калориметрия, метод изотермического насыщения, денсиметрия | Приготовление растворов, термический анализ веществ, физическое взаимодействие компонентов смесей, термодинамика растворов электролитов, определение состава раствора | Экспериментальная |
| 25 | Химической термодинамики | Термодинамические свойства органической экстракционной фазы Д2ЭГФК-разбавитель -LnA3 | Д2ЭГФК, ди-(2-этилгексил)фосфаты РЗЭ, разбавитель | Статический метод измерения давления насыщенного пара | Научиться синтезировать комплексы РЗЭ с Д2ЭГФК, познакомиться с методами измерения давления насыщенного пара, определения активности летучего компонента | Экспериментальная |
| 26 | Химической термодинамики | Исследование микроструктуры и элементного состава сплавов | Сплавы систем тугоплавких элементов | Сканирующая электронная микроскопия, МРСА | Научиться проводить пробоподготовку металлических образцов для микроскопических исследований и интерпретировать полученные результаты | Экспериментальная |
| 27 | Химической термодинамики | Моделирование фазовых равновесий | Термодинамические базы данных металлических систем sgte | CALPHAD (calcuation of phase diagrams), Методы статистической регрессии | Научиться строить расчетные фазовые диаграммы на основе актуальных форматов термодинамических баз данных с помощью свободных библиотек на языке python и проводить корректное статистическое сравнение результатов расчета из различных источников | Расчетная |
| 28 | Химической термодинамики | Статистическая обработка экспериментов | Термохимические данные из справочников и литературных источников | Методы регрессионного анализа с использованием библиотек на python | Научиться корректно сравнивать данные, полученные из различных источников и делать обоснованные выводы о их согласованности, опираясь на физические модели | Расчетная |
| 29 | Химической термодинамики | Изучение и определение физико-химических свойств веществ и их смесей методами термического анализа | Фармацевтические субстанции, объекты животного происхождения, нефть и продукты её переработки, соли | Дифференциальная сканирующая калориметрия, термогравиметрия, термокинетический анализ | Постановка и проведение экспериментов по термическом анализу веществ, определение наличия взаимодействия между компонентами смесей, интерпретация поведения веществ под действием температуры, определение температур и теплот превращений, измерение теплоёмкости | Экспериментальная |
| 30 | Квантовой химии и молекулярного моделирования | Моделирование превращений фото активных биологических молекул | молекулярные модели фоторецепторных и флюоресцентных биомолекул | Квантово-химические расчеты, молекулярная механика | Познакомим с молекулярными структурами, определяющими функциональные свойства фотоактивируемых биомолекул, и приемами их модельного описания; расскажем, какую роль играет молекулярное моделирования в исследованиях и дизайне биомолекул; вместе выполним моделирование протонной антенны и настройки цвета фоторецептора | Теоретическая |
| 31 | Квантовой химии и молекулярного моделирования | Молекулярное моделирование механизмов ферментативных реакций и динамических процессов в биомакромолекулах | Полноатомные модели белковых систем | молекулярная динамика, квантовомеханические/молекулярно механические расчеты, силовые поля | В рамках данной тематики студенты познакомятся с методами молекулярного моделирования для изучения процессов, происходящих в белковых системах, а также способами их анализа. | Теоретическая |
| 32 | Квантовой химии и молекулярного моделирования | Высокоточная теоретическая ИК спектроскопия малых молекул | Малые, но исключительно важные молекулы для изучения космоса и спасения среды обитания человечества | Высокоточное предсказание спектральных свойств на основе первых принципов квантовой физики | Студенты, имеющие склонность к вычислительным методам и программированию прикладных задач, а также к красоте математики и сложным теориям, смогут внести важный вклад в науку и поделиться им с международным сообществом ведущих ученых | Теоретическая |
| 33 | Адсорбции и катализа | Катализаторы гидрирования углекислого газа на основе оксидов переходных металлов и молекулярных сит | Оксидные наноструктурированные катализаторы на основе мезопористых материалов, например ZnGa2O4/SBA-15 | Основные приёмы синтеза цеолитов, в том числе темплатный синтез; знакомство с методикой проведения каталитического эксперимента (проточная каталитическая установка под давлением) и хроматографического анализа продуктов реакции | Использование электронной библиотеки и баз данных, первоначальное понятие о синтезе оксидных катализаторов, первоначальное понятие о проведении каталитического эксперимента | Экспериментальная |
| 34 | Адсорбции и катализа | Синтез, физико-химический анализ и применение катализаторов на основе цеолитов различных типов | Цеолиты и оловосиликалиты структурного типа BEA, модифицированные материалы со структурой SBA-15 и со структурой BEA | Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), порошковая рентгеновская дифракция (РФА), элементный анализ (РФЛА), низкотемпературная адсорбция–десорбция азота, температурно-программированная десорбция аммиака (ТПД-NH3); способы модифицирования цеолитов | Основные подходы к синтезу цеолитов, методы анализа структурных и морфологических свойств цеолитов, методы определения механизмов образования цеолитов | Экспериментальная |
| 35 | Адсорбции и катализа | Применение цеолитов для различных процессов: очистки водных источников от солей тяжелых металлов, превращения левулиновой кислоты в ценные органические продукты | Модифицированные материалы со структурой SBA-15; Al-, Zr- и Sn-содержащие цеолиты структурного типа BEA | Гидротермальный синтез пористых неорганических материалов; анализ с использованием газовой адсорбции; ИК-спектроскопия, хроматографический анализ продуктов каталитических превращений | Получить информацию о строении и свойствах цеолитов, освоить основные способы получения Al-, Zr- и Sn-содержащих цеолитов, получить навыки тестирования каталитической активности цеолитов и хроматографического анализа реакционных смесей | Экспериментальная |
| 36 | Адсорбции и катализа | Анализ окислительно-восстановительной активности цеолитов с помощью термопрограммируемого восстановления водородом | Медь-содержащие цеолиты различных структур | Термопрограммируемое восстановление водородом (ТПВ-H2) | Свойства и применение цеолитов. Основы метода ТПВ-H2. Техника и методика эксперимента ТПВ-H2. | Экспериментальная |
| 37 | Адсорбции и катализа | Разработка технологии адсорбционного хранения газов (метана, водорода) | Адсорбенты различных структурных типов — цеолиты, мезопористые материалы, углеродные материалы, металл-органические координационные полимеры | Синтез материалов и их анализ методами РФА, ИК-, КР-спектроскопии, низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Проведение адсорбционных экспериментов на адсорбционной установке | Получить навыки работы с научной литературой, освоить базовые подходы к синтезу и анализу твёрдых пористых материалов | Экспериментальная |
| 38 | Молекулярной спектроскопии | Квантово-химическое моделирование структурных и термодинамических свойств молекул | моделирование свойств отдельных молекул | квантово-химические расчеты | Познакомиться с работой программного комплекса Gaussian и основами квантово-химических расчетов структурных и термодинамических свойств молекул. За время практики на примере конкретных молекул можно выполнить поиск наиболее стабильной структуры и рассчитать для нее основные термодинамические функции или определить направление химической реакции, рассчитав ее термодинамические и кинетические параметры | Теоретическая |
| 40 | Молекулярной спектроскопии | Квантово-химическое моделирование каталитических процессов и расчетами механизмов реакций | моделирование свойств активного центра гетерогенных катализаторов | квантово-химические расчеты | Познакомиться с основами квантово-химического моделирования каталитических процессов и расчетами механизмов реакций. Узнать, как действуют гетерогенные катализаторы на молекулярном уровне, как атомы активного центра координируют молекулы реагентов, меняя механизм и скорость реакции | Теоретическая |
В весеннем семестре 1 курса кафедра физической химии предлагает ряд спекурсов по выбору:
Визуализация научных данных: Python + Matplotlib
Matplotlib — универсальная и мощная библиотека, позволяющая создавать изображения высокого качества, в том числе для научных публикаций.
Как устроена научная работа: все, что нужно знать начинающему исследователю
Курс знакомит студентов 1 курса с основами научно-исследовательской деятельности.