В ПИЯФ созданы две новые лаборатории

04/04/2014

Решением Ученого совета от 20 марта 2014 года в ФГБУ «ПИЯФ» НИЦ «Курчатовский институт» (ПИЯФ) с 1 апреля 2014 г. созданы две новые лаборатории: в Отделении перспективных разработок лаборатория квантовой химии, в Отделении молекулярной и радиационной биофизики - лаборатория криоастробиологии. Соответствующие изменения внесены в структуру Института.

логотип лаборатории квантовой химии

Лаборатория квантовой химии

В связи с созданием нового Отделения перспективных разработок (ОПР) в ПИЯФ одной из ключевых проблем является теоретическая поддержка исследований электронной структуры, свойств материалов, молекул, супрамолекулярных соединений, которые могут содержать тяжелые элементы, включая актиниды, лантаниды и тяжелые переходные металлы. Вследствие этого на основе уже существующей в ОПР группы возникла потребность создания лаборатории квантовой химии - для моделирования химических соединений и их взаимодействия с электромагнитными полями, разработки для этого требуемых компьютерных программ и создания баз данных.

Текущий состав лаборатории квантовой химии (qchem.pnpi.spb.ru):

  • Титов Анатолий Владимирович и. о. зав. лабораторией, д.ф-м.н.;
  • Зайцевский Андрей Вениаминович - д.ф-м.н., в.н.с.;
  • Мосягин Николай Сергеевич - к.ф-м.н., с.н.с.;
  • Петров Александр Николаевич к.х.н., с.н..;
  • Скрипников Леонид Владимирович к.ф.-м.н., н.с.;
  • Демидов Юрий Андреевич аспирант ПИЯФ;
  • Кудашов Александр Дмитриевич - магистрант СПбГУ, ст. лаборант ПИЯФ;
  • Гребенюк Андрей Владимирович - студент СПбГУ, ст. лаборант ПИЯФ.

 

Основные планируемые направления работы лаборатории квантовой химии:

  1. Развитие теории релятивистского псевдопотенциала, концепции эффективного состояния «атома в соединении» и программ для прецизионного расчета многообразия свойств соединений переходных металлов, лантаноидов и актиноидов наиболее экономичным образом.
  2. Создание баз данных прецизионных релятивистских псевдопотенциалов и атомных базисов для всех элементов Периодической таблицы Менделеева.
  3. Развитие теории химических сдвигов рентгеновских эмиссионных спектров, разработка программ и исследование актуальных соединений.
  4. Теоретическая поддержка экспериментов по поиску «новой физики» на молекулах и твердых телах: исследования двухатомных молекул, периодических структур и других представляющих интерес систем.
  5. Теоретическая поддержка «химических экспериментов» с синтезируемыми СТЭ из «острова стабильности»:  исследование физико-химических свойств СТЭ седьмого и восьмого периодов, свойств их адсорбции на поверхностях.
  6. Развитие «предсказательной» квантовой химии соединений лантаноидов и актиноидов: анализ их степеней окисления в соединении; исследование магнитных свойств материалов; поиск решения проблемы иммобилизации радиоактивных отходов; исследование соединений актиноидов для применения в медицине и других областях.

Успешное развитие новых экономичных вычислительных технологий будет стимулировать развитие новых направлений материаловедения, нанотехнологий и других практических задач.

Для справки: Квантовохимическая группа возникла два десятилетия назад в лаборатории молекулярных и атомных пучков Отделения нейтронных исследований (ОНИ) ПИЯФ, возглавляемой В. Ф. Ежовым, по инициативе профессора СПбГУ Л. Н. Лабзовского в связи с необходимостью расчета таких свойств (параметров) молекул с тяжелыми атомами, которые не могут быть измерены в каком-либо эксперименте. Одним из таких параметров является величина «эффективного электрического поля на электроне», необходимая для поиска электрического дипольного момента электрона. Сотрудниками группы были разработаны оригинальные релятивистские методы, пакеты программ и созданы общедоступные базы данных, которые были в дальнейшем использованы в прецизионных исследованиях свойств двухатомных молекул, твердых тел и адсорбции сверхтяжелых элементов (СТЭ) «из острова стабильности» на поверхности золота. На их основе с применением других современных методов релятивистской квантовой химии группой разработана уникальная многоуровневая вычислительная технология, оптимальная для прямого моделирования структуры и свойств различных многоэлектронных систем (молекул, кластеров, супрамолекулярных структур и материалов), которые могут содержать тяжелые атомы, включая переходные металлы, лантаноиды, актиноиды и СТЭ. 1 февраля 2014 года квантовохимическая группа получила официальный статус в составе ОПР.

 

сбор кометной пыли в Антарктиде сотрудниками лаборатории криоастробиологии

Лаборатория криоастробиологии

В основе идеи создания лаборатории криоастробиологии в Отделении молекулярной и радиационной биофизики (ОМРБ) лежат астробиологические исследования снежно-ледового покрова и подледниковых водных сред (прежде всего озера Восток) в Антарктиде. Сотрудники лаборатории имеют две основных цели исследований – поиск неизвестной («внеземной») жизни в уникальном подледниковом Антарктическом озере Восток и поиск и идентификация молекул жизни (азотистые основания, аминокислоты и пр.) в углистых хондритах (CI класса) и кометном веществе (ISON, NEOWISE) в космической пыли микронного размера сбора в Антарктиде.

В  задачи лаборатории входит также продолжение изучения озерного (природного) льда озера Восток, новые образцы которого были получены в январе 2014 года, и воды, которую планируется получить во время следующего проникновения в озеро в январе 2015.

Текущий состав лаборатории криоастробиологии:

  • Булат Сергей Алексеевич и. о. зав. лаборатории, к.б.н., ст.н.с.
  • Карлов Денис Сергеевич м. н. с.
  • Доронин Максим Валерьевич м. н. с., к. в. н
  • Демченко Леонид Сергеевич аспирант, ст. лаборант с высшим образованием
  • Булат Елена Сергеевна ст. лаборант с высшим образованием
  • Шестакова Любовь Антоновна ст. лаборант
  • Сумбатян Данил Арменович студент СПбГУ (биофизика)
  • Хильченко Маргарита Олеговна магистр КубГУ
  • Жарченко Наталья Павловна бакалавр КубГУ
  • Калашников Александр Александрович - бакалавр КубГУ

Творческий коллектив ПИЯФ, участвующий в изготовлении приборной базы для исследований в озере Восток:

  • Ежов Виктор Федорович к.ф.-м. н., руководитель ОПР;
  • Соловей Валерий Анатольевич к. т. н., зав. отделом автоматизации экспериментов на реакторе ОНИ;
  • Четвериков Юрий Олегович – к.ф.-м. н., н. с. ОНИ; 
  • Захаров Аркадий Анатольевич к.ф.-м. н., и. о. с. н. с. Отдела исследований конденсированного состояния (ОИКС) ОНИ;
  • Патричев Сергей Клементьевич вед. инженер-технолог лаборатории адронной физики Отделения физики высоких энергий (ОФВЭ).

Для успешного проведения основных анализов лаборатории необходим комплекс холодных и «чистых» помещений, ультрачистая вода и физически удаленная молекулярно-биологическая лаборатория. План создания такого комплекса, не имеющего аналогов в мире, уже разработан для ПИЯФа московскими компаниями. Уникальность его состоит в том, что холодные комнаты (от -18 о до 0о С) состыкованы с блоком «чистых» помещений, что позволяет проводить стерильные исследования в одном месте, не загрязняя образцы при переносе из одного помещения в другое. В лабораторном комплексе «чистых» и холодных помещений предполагается:

  • Обработка и деконтаминация льда-снега-воды (озон)
  • Концентрирование материала (3-10 кДа мембраны / сублимация на холоду)
  • Аналитическая химия воды и содержание органического углерода (Франция)
  • Гидрохимия и газосодержание (Hydrolab Multiprobes MS5)
  • Частицы любого рода (включая клетки)
    • Подсчет и распределение по размеру (Beckman Multisizer),
    • Проточная цитофлурометрия (BD FACSAria Франция)
    • Световая микроскопия (Olympus BX51TRF)
    • Пробоподготовка (+ напыление) для сканирующей электронной микроскопии/X-ray or electron probe и SIMS - элементный и изотопный анализы – Борок, СПб, Франция-Cameca) 
  • Выделение ДНК и РНК и первичная амплификация
  • Всевозможная работа с ампликонами клонирование-секвенирование
  • Филогенетический анализ последовательностей - филотипы

На сегодняшний день в лаборатории получены следующие результаты:

Подледниковое озеро Восток, Восточная Антарктида

  • озерный природный лед не содержит микробных клеток и/или ДНК; биомасса ниже уровня измерений;
  • выявлены термофилы (2004 г.), которые могут иметь отношение к жизни в разломах, окружающих озеро. Эта находка кардинально изменила представление о геобиохимических условиях озера Восток и условиях его происхождения и функционирования;
  • первые пробы воды озера, намерзшей на буровой снаряд (февраль 2012 г.) , позволили выявить новый тип (один филотип) бактерий, неизвестных науке (подтверждение следует).

Углистые хондриты - микрочастицы космической пыли (КП) в снежной покрове Центральной Восточной Антрактиды

  • сборы поверхностного снега в районе станции Восток  - 15 контейнеров с 70 кг снега в каждом;
  • общее содержание частиц пыли  - менее 37.4 мкг/л, а их мода 2.5 мкм;
  • выявлено содержание углистых хондритов  - . 2.8% (нижняя оценка встречаемости всех частиц КП).

Адрес: Россия, 188300, Ленинградская обл., г.Гатчина, мкр. Орлова роща, д. 1,
НИЦ «Курчатовский Институт» - ПИЯФ

Тел.: +7(813-71) 46025, +7(813-71) 46047,
Факс: +7(813-71) 46047, +7(813-71) 36025

E-mail: dir@pnpi.nrcki.ru

Последнее обновление: 01.07.2015 - Ср  15:40
вебмастер: webadm@pnpi.nw.ru