Научная деятельность

Отличительной особенностью кафедры всегда была активная научная работа преподавателей, сотрудников и студентов (специалистов, бакалавров и магистров). Кафедра активно готовит кадры высшей квалификации через аспирантуру и докторантуру.

Преподаватели и сотрудники кафедры выполняют научно-исследовательскую работу в рамках тематики действующей на факультете научной школы «Синтез, структура и реакционная способность органических соединений» (руководитель – проф. М. В. Клюев).

Кроме того активно развиваются направления «Теоретическое и экспериментальное исследование строения молекул неорганических и органических соединений» (руководитель – проф. Гиричева Н.И.) и «Кинетика и термодинамика реакций в растворах» (руководители, профессора Кустова Т.П., Крылов Е.Н. и Иванов С.Н.).

Сотрудники кафедры владеют самыми современными методиками структурного анализа и квантовохимических расчетов и имеют мировое признание, о чем свидетельствуют совместные публикации с ведущими специалистами в области структурной химии (проф. А.Холанд и проф. С.Самдал из университета г.Осло [Phillips, L., Cooper, M.K., Haaland, A., Samdal, S., Giricheva, N.I., Girichev, G.V. // Dalton Transactions 39 (13), 2010, pp. 4631-4635], проф. Оберхамер из университета г. Тюбенгена [V.M. Petrov, G.V. Girichev, H.Oberhammer, Nina I. Giricheva, A.V. Bardina, V.N. Petrova, S.N. Ivanov //Journal of Molecular Structure, 2010, 978, p. 97-103], проф. И.Арнасон из университета г. Рекьявика [Sunna Ó. Wallevik, Ragnar Bjornsson, Ágúst Kvaran, Sigridur Jonsdottir, Georgiy V. Girichev, Nina I. Giricheva, Karl Hassler, Ingvar Arnason // J. Mol. Structure, V. 978, 1-3, 2010, P. 209-219] и другие.

Фундаментальное исследование реакции ацилирования аминов разных классов, фенолов, aльфа-аминокислот ангидридами (в т.ч. хлорангидридами) карбоновых и сульфокислот, гидролиза замещенных ароматических сульфопроизводных позволило, развить представления о механизмах реакций нуклеофильного замещения у карбонильного и сульфонильного реакционных центров. Изучено совместное влияние на скорости процессов структуры реагентов, природы и состава растворителя, температуры. Исследованы также кинетические закономерности образования амидной связи с участием альфа-аминокислот в водно-органической среде – модельной реакции ацильного переноса в биологических объектах. В результате создана обширная база кинетических данных по процессам ацилирования и гидролиза. Полученные количественные зависимости позволяют прогнозировать скорости процессов ацилирования и гидролиза в различных условиях, в том числе при протекании процессов первых стадий синтеза ароматических полиамидов в условиях межфазной поликонденсации. Результаты исследований представляют интерес для развития теории синтеза полимеров, обладающих высокой термо- и химической стойкостью.

С целью подбора новых реагентов эффективного ароматического нитрования и галогенирования, удовлетворяющих принципам «зеленой химии» проводится квантово-химический анализ и диагностика механизмов реакций нуклеофильного замещения на атоме углерода в различном гибридном состоянии и гетероатомах [сера(VI), кислород (II), азот (III) и (V), палладий (II)] на основе индексов реакционной способности количественной теории ЖМКО и концептуальной DFT (жесткость, мягкость, электрофильность, функции Фукуи, молекулярный электростатический потенциал).

Результаты структурных и кинетических исследований, проводимых при участии сотрудников кафедры, опубликованы в таких научных журналах, как Журнал структурной химии, Журнал общей химии, Журнал органической химии, Журнал физической химии, Известия Академии наук. Серия химическая, Журнал прикладной химии, Бутлеровские сообщения, Structural Chemistry, Journal of Molecular Structure, Dalton Transactions: An International Journal of Inorganic Chemistry, The Journal of Physical Chemistry A, Journal of Organic Chemistry и др.

Кафедра имеет тесные научные связи с ИГХТУ, ИХР РАН, Химическим факультетом МГУ, Химическим факультетом Санкт-Петербургского ТУ, ИПХФ РАН. ИФАВ РАН, Университетом нефти и газа им.И.М.Губкина, Ярославским ГУ и др. Установлены научные контакты с университетами г.Ульм и г. Тюбинген (Германия) (проф. М.Даккури, проф. Х.Оберхаммер, проф. Ю.Фогт), с университетом г.Осло (Норвегия) (проф. А.Холанд, проф. С.Самдал), с университетом г. Рейкьявика (Исландия) (проф. И.Арнасон). С учеными перечисленных вузов коллектив кафедры проводит совместные научные исследования.

Учебно-научный комплекс ИвГУ И ИПХФ РАН «Химическая физика»

С момента основания кафедра органической и биологической химии ИвГУ прочно связана с Институтом проблем химической физики РАН г. Черноголовка Московской обл. (ИПХФ РАН). Сначала сотрудничество заключалось в целевой подготовке аспирантов для ИвГУ, потом в совместных научных работах в рамках соответствующих хоздоговоров. Наконец, с 2001 года началась подготовка научных кадров для ИПХФ РАН из числа студентов ИвГУ. За 2001-2005 гг. в лабораториях ИПХФ РАН прошли обучение более 20 студентов биолого-химического факультета ИвГУ. Все они занимались по индивидуальным планам. После окончания ИвГУ все продолжили обучение в аспирантуре ИПХФ РАН или ИвГУ. Часть была принята на работу сотрудниками ИПХФ РАН.

В феврале 2005 ИвГУ и ИПХФ РАН был создан учебно-научный комплекс «Химическая физика» (далее УНК) (совместный приказ ректора ИвГУ, проф. Егорова В.Н. № 3/22 от 1 февраля 2005 г и директора ИПХФ РАН, академика Алдошина С.М. № 57 л от 9 февраля 2005 г). В 2005 году УНК, получив существенную финансовую поддержку со стороны Рособразования по программе (грант РНП 2.2.1.1/7181 2006-2008 гг.), вышел на новый уровень интеграции. В 2007 году УНК вошел как структурное подразделение в состав научно-исследовательского института наноматериалов при Ивановском государственном университете (приказ ректора ИвГУ № 3/570 от 29.12.07). 

За период работы по гранту Рособразования на развитие УНК в 2006-2008 гг подготовлено и защищено 4 докторских и 18 кандидатских диссертаций, а также опубликовано: 2 монографии, 5 учебных пособий, более 120 статей в ведущих научных российских и зарубежных журналах. Результаты работ по проекту включены в тексты 16 новых учебных программ высшего и послевузовского профессионального образования в области подготовки специалистов по современным направлениям индустрии наносистем и материалов, использованы при выполнении 57 курсовых и 36 дипломных работ. По программе стажировок лекции по разработанным курсам специализации «Химическая физика» прослушали более 20 аспирантов и студентов из других вузов РФ, в том числе МГУ, Башкирского ГУ, ИГХТУ, Тверского ГУ и др.

Кроме индивидуальных стажировок в УНК сложилась система проведения научных мероприятий для молодых исследователей. В период 2003-2017 гг. в ИвГУ проведено 15 школ-семинаров «Актуальные проблемы химической физики», на которых ведущие ученые ИПХФ РАН читают 2–6 лекций, а участники УНК выступают с докладами по своей научной работе. Число участников – от 60 до 80 человек, 40–50 докладов ежегодно. Традиционно в ИвГУ проходят Всероссийские школы-семинары молодых ученых по квантовой химии (2003, 2005, 2007, 2009, 2011, 2013, 2015, 2017). В них принимают участие студенты, аспиранты и молодые ученые из разных вузов РФ. В 2008 году в ИвГУ проведена первая Всероссийская школа-семинар молодых ученых «Органические и гибридные наноматериалы», в которой приняло участие 78 человек из разных вузов РФ. Были прочитаны 17 лекций ведущих ученых ИвГУ и ИПХФ РАН, а также заслушано около 40 докладов молодых ученых. С тех пор школа-конференция стала традиционной и проводится на базе СОЛ «Рубское озеро» один раз в два года (2008, 2009, 2011, 2013, 2015, 2017).

Направления научных исследований:

• получение полифункциональных материалов для молекулярной электроники;
• исследование действия физиологически-активных соединений на основе углеродных материалов на биологические системы различного уровня организации;
• создание новых гибридных наноматериалов для биомедицинских приложений и органической электроники;
• создание модифицированных добавок на основе углеродных наноматериалов для улучшение функциональных характеристик полимеров;
• исследование размерных эффектов агрегации фуллеренов методом оптической спектроскопии
• разработка наноструктурированных сплавов и композитов для аккумулирования и генерации водорода;
• разработка каталитически активных материалов, в том числе на основе наноалмазов;
• создание новых электролюминисцентных материалов;
• проведение систематических исследований реакционной способности аминов и аминокислот в ацилировании;
• изучение специфических межмолекулярных взаимодействий в наноорганизованных жидкокристаллических системах.

За годы своего существования кафедра выпустила более 500 специалистов-химиков, бакалавров и магистров. Многие выпускники кафедры работают учителями химии в школах г. Иванова, Ивановской и др. областях, а также научными сотрудниками, доцентами и преподавателями в ИвГУ и других вузах г. Иванова, Костромы, Рязани, Переславля-Залесского, Сергиева Посада, академических институтов (ИХР РАН, ИФАВ РАН, ИПХФ РАН и др.); трудятся на предприятиях химической промышленности, работают в криминалистических лабораториях, в экологических службах и пр.

Кафедра участвует в организации и проведении научных конференций и школ-семинаров:

• Всероссийская молодежная школа-конференция «Квантово-химические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул» (2003, 2005, 2007, 2009, 2011, 2013, 2015, 2017);
• Всероссийская молодежная школа-конференция «Органические и гибридные наноматериалы» (2008, 2009, 2011, 2013, 2015, 2017).
• Региональная школа-конференция «Актуальные проблемы химической физики» проводится ежегодно, начиная с 2003 года;

Студенты, кафедры, а также ее выпускники проходили стажировки за рубежом: в Германии (по линии DAAD) – Груздев М. С., Беляев С. В., Киселева Е. Н., Магдалинова Н. А., Аккуратов А. В., Антонов А. В., в Норвегии – Курков С. В. и Полетаев А. А., в Австрии - Горячев А. Е.

Диссертации, выполненные на кафедре:

докторские – Клюев М. В. (1991), Гиричева Н.И.(2000 г.), Крылов Е. Н. (2003), Иванов С.Н. (2004), Абдуллаев М. Г. (2005), Садовников А.И.(2007), Кустова Т. П. (2008), Кочетова Л. Б. (2017).

кандидатские – Погодина Т. Б. (1986), Савватеев О. П. (1987), Терешко Л. В. (1990), Щукина М.В. (1990); Чижова Н.В. (1991), Насибулин А. А. (1991), Петрова С. С. (1992), Павлова Г.Ю. (1992); Мигалова И.С.(1993), Абдуллаев М. Г. (1994), Антонова О. А. (1995); Кустова Т.П. (1995); Мерщикова Е.Н. (1996); Белова Н.В., (1996); Зданович С.В.(1996), Морогина О. Г. (1998), Волкова Т. Г. (1998), Воронин М. В. (1999), Носков С.Ю.(1999), Нестерова Л. (1999), Мальчугина О.В. (1999), Кислов В.В.(2000), Ромодановская М.П. (2000), Кочетова Л. Б. (2000), Беляев С. В. (2001), Стерликова И. О. (2002), Лебедухо А.Ю.(2002), Сундеева Н. А. (2003), Былова З.М. (2003), Хрипкова Л.Н. (2003), Репина Н. В. (2004), Михайлов А.В.(2004), Животягина С. Н. (2005), Сторонкина О. Е. (2005), Дорофеева Ю.С. (2006, ИвГУ), Чернова Е.В. (2007), Жирова Н. А. (2007), Вирзум Л. В. (2008), Усанова Н. Н. (2008), Медведева Ю.С. (2008), Магдалинова Н.А. (2009), Рамазанов Д.Н. (2009), Щеглова Н.Г. (2010), Бардина А.В. (2010), Балашова И.О. (2011), Лапыкина Е.А.(2011), Никитенко Н.Г. (2011), Соколова Н.Р. (2012), Фёдоров М.С. (2015), Калмыков П.А. (2016).

С 2005 по 2016 гг. кафедра участвовала в выполнении 38 финансируемых НИР (программы, гранты и др.).