Этот проект реализуется при сотрудничестве с китайскими научными коллективами и открывает новые горизонты для разработки эффективных катализаторов и технологий в области электрокатализа.

Синхротронные центры — это уникальные научные комплексы, которые используют мощное синхротронное излучение для проведения исследований в самых разных областях науки и техники. Эти центры позволяют получать ультраточные данные о структуре и свойствах материалов на атомном уровне, что незаменимо для разработки новых материалов, медицинских технологий, а также для глубоких исследований в области физики, химии и биологии. Синхротронное излучение открывает двери для инноваций, помогая решать сложнейшие задачи, от создания эффективных катализаторов до разработки новых методов лечения.

В настоящее время в Российской федерации на стадии модернизации, проектирования и строительства находятся пять синхротронных центров (СКИФ, СИЛА, РИФ, Курчатовский синхротронный центр и синхротронный центр в Зеленограде). Синхротронные центры четвертого поколения генерируют пучки синхротронного излучения значительно более высокой интенсивности и открывают возможности проведения экспериментов с высоким временным разрешением. Однако, для реализации экспериментов с высоким временным разрешением на новых синхротронах требуется разработка соответствующих методик, на что и направлен новый проект ЮФУ «Исследование механизмов многоэлектронных реакций восстановления кислорода с помощью in situ синхротронных методов», который одержал победу в четвертом совместном конкурсе Российского научного фонда (РНФ) и Государственного фонда естественных наук Китая (NSFC).

«Актуальность своевременного решения данной проблемы обусловлена необходимостью разработки и тестирования новых экспериментальных и аналитических методов одновременно с созданием российских синхротронных центров. Переход к внедрению современных экспериментальных методик одновременно с запуском российских синхротронных центров обуславливает необходимость предварительного тестирования разрабатываемых методик на современных синхротронах третьего и четвертого поколения. Дополнительную актуальность представляет возможность расширения взаимовыгодного сотрудничества с китайскими коллективами на введенных в эксплуатацию в Китае современных синхротронных центрах третьего и четвертого поколения», – отметил руководитель проекта, доцент Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ, кандидат физико-математических наук Михаил Солдатов.

Проект фокусируется на использовании синхротронного излучения с микросекундным разрешением для мониторинга реакций восстановления кислорода, что поможет понять механизмы химических процессов на атомном и молекулярном уровнях. Исследование будет проводиться на синхротронных установках класса мегасайенс, включая новейшие синхротронные центры третьего и четвертого поколения, что позволит добиться уникальной точности и детализации.

Главная цель исследования — это создание новых методов микросекундных экспериментов с применением синхротронного излучения. Ученые смогут точно отслеживать поведение электрокаталитических реакций в реальном времени, что даст нам возможность разработать катализаторы нового поколения, значительно повысив их эффективность.

Особое внимание будет уделено созданию уникальных in situ ячеек и системы быстрой электроники, которые обеспечат непрерывный мониторинг спектров рентгеновского поглощения и инфракрасной спектроскопии. Это позволит в реальном времени отслеживать изменения в структуре катализаторов и их активности.

«Разработка нейронных сетей и алгоритмов машинного обучения для анализа спектральных данных также является важной частью проекта», — добавил Михаил Солдатов. «Использование таких технологий поможет нам быстро и точно интерпретировать результаты экспериментов и выявлять ключевые закономерности, что ускорит процесс разработки новых катализаторов для устойчивых энергетических технологий».

Национальное значение проекта заключается в его потенциале для ускорения создания эффективных электрокатализаторов, которые могут сыграть ключевую роль в развитии экологически чистой и ресурсосберегающей энергетики, а также в создании новых источников энергии и методов ее хранения. Данный проект не только способствуй развитию российской науки, но и укрепляет сотрудничество с Китаем, где также работают современные синхротронные установки.

«Мы благодарны Российскому научному фонду за возможность активно привлекать студентов и аспирантов к выполнению международного проекта. Считаю, что это очень важно, ведь в течение десяти лет на территории России начнут функционировать несколько новых синхротронных центров – и готовить достойное решение кадровых вопросов мы должны уже сейчас.

В каком-то плане побочным, но не менее важным продуктом проекта мы видим новые материалы для выработки и сохранения энергии – катализаторы. Высококвалифицированные кадры также будут необходимы для разработки и масштабирования технологий производства новых катализаторов, внедрения новых технологий в энергетике. Приступая к выполнению проекта, Российского научного фонда, мы нацеливаемся на внесение своего вклада в реализацию стратегии научно-технологического развития нашей страны», - отметил руководитель проекта Михаил Солдатов.

Поздравляем Михаила Солдатова и коллектив Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ с победой в конкурсе! Желаем успехов в выполнении проекта и скорых результатов!

Текст: Юлия Сопрунова