Результаты исследований к.х.н., научного сотрудника НИИ физической и органической химии ЮФУ Ольги Гапуренко и к.х.н., младшего научного сотрудника отдела строения и реакционной способности органических соединений НИИ ФОХ ЮФУ Алёны Стариковой представлены в двух статьях, опубликованных в одном из самых престижных химических журналов  Angewandte Chemie International Edition (Impact Factor: 11.336). Эти работы продолжают направление, разработанное в ростовской квантово-химической школе академика Владимира Исааковича Минкина.  

Публикация Ольги Гапуренко состоялась по совместному русско-японскому проекту РФФИ и JSPS (Japan Society for the Promotion of Science). В рамках исследования впервые был синтезирован пентагермапирамидан – первый пример гомоатомного пирамидана, углеродный аналог которого был теоретически предсказан еще в 1977 году В.И. Минкиным и Р.М. Миняевым. Японская группа охарактеризовала новое соединение экспериментально, теоретическим исследованием занималась российская группа. Работа позволила изучить его структурные особенности и природу связывания в пирамидальном каркасе. Ученые выделили два типа кристаллов, соответствующих рассчитанным структурам минимума (1а) и переходного состояния (1b). Российская сторона занималась предварительными расчетами, которые показали высокую вероятность его реализации и позволили провести синтез.

Также была опубликована работа, посвященная предсказанию протяженных неметаллических атомных цепочек ENAC (Extended Nonmetal Atom Chains), включающих атомы фтора, серы или селена,  являющихся аналогами известных EMAC (extended metal atom chain) – протяженных металлических цепочек. Алёна Старикова занималась проведением квантово-химических расчетов одномерных систем:

– По результатам твердотельного моделирования протяженных неметаллических цепочек предложен принципиально новый тип линейных систем, представляющий собой протяженные цепочки, включающие атомы неметаллов. Предсказано, что они будут обладать интересными свойствами. Мы надеемся, что наши результаты вдохновят экспериментаторов на синтез этих необычных молекул, – отмечает исследователь.

На протяжении последних десятилетий возрос интерес к новым функциональным материалам на основе бистабильных молекулярных органических, металлоорганических и координационных соединений металлов с управляемыми внешними воздействиями магнитными характеристиками.

В качестве процессов, приводящих к изменению магнитных свойств комплексов металлов, в НИИ физической и органической химии рассматриваются спин-запрещенные перегруппировки в аддуктах дикетонатов металлов с азотсодержащими основаниями, фотонаведенные перегруппировки лигандов, спин-кроссовер и валентная таутомерия. Описанные соединения могут найти применение при разработке молекулярных магнитов и переключателей.

Другое направление исследований связано с моделированием координационных соединений переходных металлов, магнитные свойства которых регулируются внутримолекулярными переносами электронов. Предложен новый подход к построению таких систем, основанный на сочетании комплекса тетракоординированного металла с нейтральным редокс-активным лигандом. Изучаются биметаллические электронейтральные координационные соединения переходных металлов, спиновые состояния и миграция парамагнитных центров которых определяются валентной таутомерией, что позволяет рассматривать их в качестве перспективных кандидатов для разработки элементной базы устройств молекулярной и квантовой электроники.

С целью прогнозирования новых координационных соединений, обладающих необходимыми для спиновых кубитов (элементов квантовых компьютеров) свойствами, проводится квантово-химическое моделирование обменных взаимодействий в тетраядерных комплексах меди и никеля, включающих два обменных фрагмента, связанных различными линкерными группами.

Помимо работ в Angewandte Chemie International Edition Ольга Гапуренко и Алёна Старикова имеют  публикации в таких авторитетных зарубежных журналах как Journal of the American Chemical Society (Impact Factor: 11.444), Dalton Transactions (Impact Factor: 4.097), Journal of Computational Chemistry (Impact Factor: 3.601), European Journal of Inorganic Chemistry (Impact Factor: 3.120), Structural Chemistry (Impact Factor: 1.900), Mendeleev Communications (Impact Factor: 1.154). В настоящее время являются исполнителями по русско-японскому проекту (РФФИ и JSPS) «Пирамидальные органические и элементоорганические структуры: экспериментальное и теоретическое изучение» (руководитель – академик Владимир Минкин); по гранту Президента РФ для поддержки научных школ «Синтез, строение и динамика стереохимически нежестких и неклассических органических и координационных соединений в основном и электронно-возбужденном состояниях» (руководитель – академик Владимир Минкин); по гранту РФФИ «Молекулярный дизайн сверхлегких трехмерных кристаллических структур, двух- и одномерных супермолекулярных структур для нужд молекулярной электроники» (руководитель ­– профессор Руслан Миняев). Алёна Старикова также является исполнителем по гранту  Российского научного фонда «Теоретическое моделирование и направленный синтез моно- и биметаллических координационных соединений переходных металлов с мигрирующими парамагнитными центрами для спиновых кубитов и молекулярных переключателей» (руководитель – академик Владимир Минкин).

В 2014 году Ольга Гапуренко и Алёна Старикова прошли курс повышения квалификации по программе «Химия элементоорганических соединений» в Университете г. Цукуба (Япония).