федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»

Еремин Роман Александрович

  • МНИЦ-301 (Межвузовский научно-исследовательский центр по теоретическому материаловедению), старший научный сотрудник

Научные интересы

Молекулярно-динамическое моделирование, метод функционала плотности, твердотельные электролиты, катодные материалы, свойства чистых металлов и сплавов.

Научные результаты

По результатам работы в период с 2011 по 2014 гг., в марте 2015 года была защищена кандидатская диссертация, в которую вошли следующие основные результаты:

1. Построена полноатомная молекулярно-динамическая модель жидкого декалина с учетом различий в молекулярной структуре двух его стереоизомеров. Показано, что из двух характерных для системы типов сил межмолекулярного взаимодействия – электростатических и дисперсионных – последние обуславливают структурную организацию декалина в жидком состоянии. Определены параметры потенциала Леннарда-Джонса, описывающего дисперсионное взаимодействие и обеспечивающего согласованность расчетных значений плотностей с экспериментальными значениями для легкой и тяжелой (по отношению к замещению водород – дейтерий) форм декалина. Уточнены параметры межмолекулярного взаимодействия для дейтерированного бензола.

2. По результатам молекулярно-динамического моделирования растворов насыщенных монокарбоновых кислот с длинами алкильных цепей С14 (миристиновая кислота) и С18 (стеариновая кислота) установлено, что значения их предельных парциальных мольных объемов в декалине более чем на 10% превышают соответствующие значения для растворов в бензоле, что свидетельствует о специфическом упорядочении молекул декалина на границе раздела с растворенным веществом. Для растворов ненасыщенной кислоты С18:1 (олеиновая кислота) увеличение объема при переходе от бензола к декалину существенно больше и составляет около 20%. Данный эффект объяснен уголковым строением молекулы кислоты С18:1 из-за двойной связи в ее структуре.

3. На основе данных молекулярно-динамического моделирования построены карты пространственных распределений плотности длины рассеяния нейтронов в окрестностях молекул кислот, соответствующих их сольватным оболочкам в исследованных дейтерированных растворителях, которые использованы для расчетов кривых малоуглового рассеяния нейтронов. Показано, что для корректного расчета необходим учет как минимум одного (для бензола) и двух (для декалина) координационных слоев в модуляции атомной плотности растворителя на границе раздела с растворенной молекулой.

4. Используя наличие сильной анизотропии формы молекул насыщенных кислот, построена модель рассеивающей частицы в органическом растворе, которая учитывает одновременно сольватную оболочку, димеризацию молекул кислот и конформационную подвижность их алкильных радикалов. Данная модель описывает экспериментальные кривые малоуглового рассеяния нейтронов разбавленными растворами С14 (3 – 5 об.%) и С18 (2 – 3 об.%) кислот и обеспечивает согласованные предсказания с точки зрения значений варьируемых параметров для растворов в дейтерированных бензоле и декалине.

5. В ходе сравнения структурных параметров насыщенных монокарбоновых кислот, полученных при анализе данных малоуглового рассеяния нейтронов растворами в дейтерированных бензоле и декалине, обнаружено, что в последнем имеет место существенное увеличение (до 15%) объема недоступного растворителю, несмотря на близкие значения эффективных конформационных длин молекул кислот. Таким образом, установлено, что рассмотренные С14 и С18 кислоты за счет быстрого ослабления с расстоянием дисперсионного взаимодействия характеризуются меньшим сродством (лиофильностью) к декалину, обладающему более сложной структурой по сравнению с бензолом.

6. С помощью малоуглового рассеяния нейтронов исследовано формирование жидкокристаллической фазы в концентрированных растворах монокарбоновых кислот С14 (диапазон концентраций 7 – 25 об.%) и С18 (диапазон концентраций 3 – 10 об.%) на основе дейтерированных растворителей. Экспериментально подтверждены более низкие значения концентраций образования жидкокристаллической фазы для растворов в декалине по сравнению с бензолом, что согласуется со свойствами сольватных оболочек кислот в исследованных растворителях.

В 2015 году с использованием подхода классического молекулярно-динамического моделирования и расчетов в рамках теории функционала плотности Р.А. Еремин начал изучение кристаллических структур - твердотельных электролитов, катодных материалов, металлов и сплавов. В настоящее время проводит работу по организации совместного (взаимодополняющего) приложения названных модельных подходов к анализу структуры и свойств кристаллических веществ, открывающего возможности существенного увеличения размера моделируемых систем, а также времени их моделирования в классическом подходе по сравнению с ab initio расчетами. Последнее может значить возможность изучения проявления мезоскопических эффектов или различного рода разупорядочения его структуры на наиболее важные свойства изучаемого материала. 

Публикации в новостях