V. Химические науки и науки о материалах

44. Фундаментальные основы химии

природа химической связи, реакционная способность и механизмы реакции основных классов химических соединений;

проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований химического строения и реакционной способности веществ, которые позволят получить фундаментальные научные знания о химических превращениях и физико-химических свойствах веществ, создать новые химические процессы, и перспективные материалы, включая наноматериалы, для нужд энергетики, электроники, медицины, военной и специальной техники, рационального природопользования, транспорта, авиации, информационных, коммуникационных и космических систем;

разработка новых селективных методов синтеза химических соединений, веществ и материалов с практически полезными свойствами, установление фундаментальных закономерностей "структура-свойство", разработка новых физико-химических методов анализа;

строение твердых тел, жидкостей и газов различного уровня организации, обнаружение и изучение зависимостей "структура-свойство" в целях получения новых фундаментальных знаний о химической структуре и свойствах веществ;

получение фундаментальных научных знаний о структуре растворов и флюидов для прогнозирования свойств жидкофазных систем под влиянием факторов внешнего воздействия, в том числе в условиях высокого давления и низких температур;

развитие теоретических основ технологии сверхкритических флюидов для получения инновационных форм биоактивных соединений и фотокомпонентов;

в результате исследований будут разработаны оптически активные сенсоры и соединения с уникальной биодоступностью;

экспериментальные и теоретические исследования строения, реакционной способности и практически важных свойств металло-, бор-, фтор- и фосфорорганических соединений в целях получения фундаментальных научных знаний о природе химической связи и химических превращениях, которые будут использованы для разработки новых химических процессов и перспективных материалов;

создание и развитие методов расчета и моделирования структуры и свойств неупорядоченных систем и установление фундаментальных закономерностей взаимосвязи жидкого, кристаллического, аморфного и нанокристаллического состояний, в том числе построение фазовых диаграмм в координатах "давление - температура - состав";

получение новых данных об особенностях электронного строения и структуры висмут-лантан-стронциевых и иттрий-кальций-бариевых купратов в целях оптимизации составов этих оксидных систем для применения в качестве сверхпроводящих пленок и кабелей;

установление закономерностей изменения магнитных характеристик твердых растворов на основе оксидов переходных и редкоземельных металлов при варьировании внешних условий, выявление закономерностей структурных фазовых превращений в активированном (наноразмерном, механоактивированном) состоянии многокомпонентных оксидов с ян-теллеровскими ионами;

создание модели структурных и динамических неоднородностей в жидкостях и стеклах, получение новых данных о строении растворов на атомарном уровне и изучение многоцентровых взаимодействий в молекулярных кластерах и наноструктурах и их макроскопические проявления;

методология синтеза новых органических, элементоорганических, неорганических и полимерных веществ, создание новых высокоэффективных каталитических систем;

проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований механизмов важнейших химических реакций и процессов, в том числе биохимических, а также молекулярных механизмов действия биологически активных соединений на биологические структуры, полимеризационные, каталитические и другие процессы;

разработка методов направленного синтеза замещенных полигалогенсодержащих органических, металлоорганических и элементоорганических, халькоген-азотных, халькоген-органических соединений и стабильных радикалов;

развитие представлений о роли внутримолекулярных неклассических взаимодействий в элементоорганических соединениях, исследование влияния гомосопряжения и трансаннулярного взаимодействия на оптические, люминесцентные, фоточувствительные, электропроводящие и другие свойства полимеров;

исследование способности к самоорганизации полимеров с разветвленной неплоской топологией жестких фрагментов в основной цепи, в том числе изучение проблемы существования жидкокристаллических полимеров, не содержащих мезогенов;

в области исследования механизма основных классов каталитических реакций и создания новых высокоэффективных каталитических систем будут: развиты спектральные и квантово-химические методы исследования каталитических систем, установлены электронная и геометрическая структура активных центров и интермедиатов модельных и практически важных металлокомплексных и гетерогенных катализаторов, элементарные реакции с участием этих центров и факторы, управляющие реакциями активации малых молекул на этих центрах;

изучены методами in-situ процессы формирования практически важных катализаторов и функциональных материалов и эволюции их состояния непосредственно в ходе химических превращений;

изучены закономерности термоударного механохимического и СВЧ-инициированного синтеза предшественников катализаторов практически важных превращений углеводородов и гетероатомных соединений различных классов;

выявлены механизмы практически важных жидкофазных и газофазных каталитических реакций, включая процессы нефте- и газопереработки, конверсии углеводородного сырья, и разработаны новые каталитические системы для глубокой переработки углеводородного сырья в ценные химические продукты;

созданы фундаментальные основы методов активного управления селективностью окислительно-восстановительных, кислотно-основных и энантиоселективных каталитических превращений органических соединений;

развита методология тонкого органического синтеза с использованием суперкислотных, суперосновных и биомиметических каталитических систем, созданы каталитические системы для синтеза галогенсодержащих и иных элементоорганических соединений;

созданы новые каталитические системы и разработаны высокоэффективные катализаторы полимеризации олефинов, диенов и иных мономеров, позволяющие получать полимерные материалы с улучшенными или особыми физико-механическими свойствами, в том числе каучуки с гидрофильными звеньями, биоразлагаемые полимеры и полимеры с азотсодержащими гетероциклами и фторсодержащими фрагментами;

разработаны фундаментальные основы методов активного управления скоростью и направлением каталитических процессов путем использования мембран или воздействия на системы электромагнитным излучением светового и микроволнового диапазона, электрическими разрядами, механоактивацией и ионизирующей радиацией, и на этой основе будут разработаны новые мембранные, электро-, фото- и радиационно-каталитические системы для различных сфер практического использования;

влияние физических факторов (давление, температура, тепло- и массоперенос, излучение и т.д.) на закономерности протекания химических реакций и физико-химические свойства веществ;

процессы горения и взрыва, металлургические и радио-химические процессы, радиационно-химические и фотохимические реакции, состояния вещества в экстремальных условиях;

синтез чувствительных к внешним воздействиям комплексных, кластерных и супрамолекулярных структур, а также создание на их основе нанореакторов и наноконтейнеров для низкомолекулярных веществ, новых веществ и материалов биомедицинского назначения;

изучение механизмов плазмохимических реакций;

развитие методов исследования и моделирования химических реакций в условиях низкотемпературной плазмы;

при исследовании горения гетерогенных систем будет создана теория автолокализации процессов многостадийного превращения, разработаны методы обеспечения стабильности плоского фронта при фильтрационном горении гетерогенных систем;

разработка методов подавления образования токсичных продуктов горения;

обоснование методов резкого повышения (не менее чем в 2 раза) КПД преобразования свободной энергии твердых топлив в электрическую энергию;

для предсказания поведения конструкционных материалов и рабочих тел энергетических устройств при экстремальных условиях эксплуатации будут экспериментально и теоретически исследованы теплофизические свойства, созданы реологические модели и методы математического моделирования поведения вещества при динамическом нагружении до давлений в несколько мегабар и температурах до ста тысяч градусов;

изучение химических и физико-химических превращений под действием лазера на свободных электронах в области 3 - 200 мкм, в том числе для разделения изотопов;

разработка новых высокоэффективных методов и процессов выделения, разделения и очистки актинидов и других радиоактивных элементов для нужд атомной промышленности;

изучение структурных и фазовых превращений наноструктурированных материалов, в том числе углеродных, в условиях электронно-лучевого и лазерного воздействия, изучение физико-химических аспектов CBC-синтеза в целях регулирования скоростей и направления процессов;

методами си будут изучены структурные превращения в условиях детонационных волн;

будет получена информация о параметрах радиационно-термического крекинга тяжелых нефтей;

разработка новых методов "сухого синтеза" органических, координационных, металл-органических соединений и со-кристаллов, неорганических соединений, опирающихся на крио- нанотехнологии и использование микроволновой техники;

разработка физико-химических принципов получения сверхтвердых материалов на основе нитридов кремния и углерода методом взрывного синтеза для создания абразивного инструмента нового поколения;

разработка принципиально новых основ записи, обработки, хранения и передачи информации на атомно-молекулярном уровне;

разработка селективных методов синтеза химических веществ и материалов на основе макроциклических соединений с заданной молекулярной архитектурой и функциональными свойствами;

создание активных компонентов молекулярных сенсоров, органических и кремнийорганических "молекулярных антенн", обладающих высокой эффективностью поглощения и люминесценции в заданном спектральном диапазоне;

исследование процессов, лежащих в основе неразрушающих обратимых процессов в супрамолекулярных системах разных типов, вызываемых различными видами воздействия, которые могут быть использованы для записи, обработки, хранения и передачи информации на атомно-молекулярном уровне;

новые методы физико-химических исследований и анализа веществ и материалов;

создание новых методов исследования строения и свойств органических, элементоорганических и полимерных соединений и структуры материалов, в том числе методов изучения микроструктуры и локальных свойств в объеме с микронным и субмикронным разрешением, разработка техники импульсной акустической микроскопии;

изучение факторов, управляющих реакциями обратимого связывания и активации малых молекул газообразных веществ комплексами переходных и непереходных металлов, откроет путь к разработке нового типа химических сенсоров;

исследование люминесценции в органических системах позволит разработать методы обнаружения и определения структуры антиоксидантов;

развитие теории межмолекулярных взаимодействий, молекулярной адсорбции, хроматографии и ионного обмена в жидких и газовых средах;

увеличение эффективности хроматографического и других методов анализа;

новое поколение аналитических приборов будет создано при использовании лазерной индуцированной ионизации органических и биоорганических соединений;

развитие многоэлементных способов определения химического состава нанообъектов, включая углеродные и оксидные;

будет сделан акцент на развитие масс-спектрометрического метода анализа в его современных вариантах, в том числе с использованием десорбции и ионизации при нормальных условиях;

будут разработаны методики изучения энантиомерного состава основных летучих компонентов экстрактов растительного и животного происхождения;

для создания новых методов анализа продуктов металлургического производства предполагается исследование люминесцентных свойств замещенных анилинов и гашения люминесценции ионами металлов;

разработка подходов к созданию единой унифицированной методики аттестации и сертификации высокодисперсных нанокристаллических материалов на основе комплексной диагностики их атомной структуры, габитуса частиц и наноструктуры, в том числе с использованием синхротронного излучения;

усовершенствование методики сканирующей проточной цитометрии для изучения частиц сложной формы и структуры

45. Научные основы создания новых материалов с заданными свойствами и функциями, в том числе высокочистых и наноматериалов

получение принципиально новых фундаментальных знаний о строении металлических, керамических, природных и синтетических полимерных наноструктур и композитов;

создание на их основе порошковых и массивных материалов и покрытий с заданными свойствами, в том числе перспективных (сверхупругих и сверхтвердых) углеродных наноматериалов с высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения, и покрытий с заданными функциональными свойствами;

разработка физико-химических основ и высокоэффективных методов получения новых конструкционных металлических, керамических, полимерных и композиционных материалов, включая наноматериалы с рекордно высокими механическими свойствами (удельная прочность, износостойкость, твердость, пластичность), высокой жаростойкостью и жаропрочностью, высокой коррозионной стойкостью для машиностроения и авиации, превосходящие существующие аналоги;

создание материалов, в том числе азотсодержащих коррозионностойких сталей, обеспечивающих работу изделий в экстремальных условиях для авиационной и ракетно-космической (в том числе гиперзвуковой) техники, судостроительной промышленности, высокоскоростного транспорта, энергетики (в особенности ядерной и водородной);

создание коррозионно-стойких материалов и покрытий, обеспечивающих повышение антикоррозионной стойкости в 3 - 10 раз, новых сверхпрочных металлических материалов, обеспечивающих повышение надежности и долговечности устройств в 1,5 - 2 раза по сравнению со штатными;

установление закономерностей формирования их структуры, развитие теории и прикладных аспектов упрочнения и формоизменения конструкционных материалов;

разработка технологии керамических материалов из бескислородных тугоплавких соединений с рекордно высокими показателями свойств (температура плавления, упругость, трещиностойкость, твердость, устойчивость к окислению) для техники новых поколений;

установление закономерностей процессов окислительного конструирования конструкционных и функциональных керамических материалов, особенностей формирования микроструктуры и уникальных свойств таких материалов и создание технологий изготовления изделий из них;

создание металлических и керамических конструкционных материалов для ядерной энергетики;

разработка новых подходов, в том числе за счет использования редкоземельных элементов, для оценки устойчивости материалов при нейтронном облучении в различных условиях и новых методов их диагностики;

разработка методов синтеза нанокристаллических сверхтугоплавких соединений (оксидов, карбидов, нитридов, боридов), обладающих температурой плавления 2300 - 4000 °C, а также карбида кремния, сложных карбидов в системе Ti-Si-C и композиционных материалов на их основе для использования в гиперзвуковых летательных аппаратах;

создание нового поколения высокотемпературных экологически безопасных химически- и коррозионно-стойких высокотехнологичных полимерных и композиционных материалов на основе природных и синтетических волокон, включая наноструктурированные, обладающие высокими механическими и специальными функциональными свойствами (электропроводящими, пьезоэлектрическими, фотохромными, сорбционными, мембранноразделительными) на основе гибко- и жесткоцепных полимеров различной природы;

разработка полимерных систем, обладающих нелинейными оптическими свойствами, проводимостью в тонких слоях на границе полимер-металл, фотоактивными свойствами;

развитие научных основ и процессов получения высокочистых (в том числе изотопно-чистых) простых веществ, их соединений и материалов на их основе с суммой примесей не выше (10^-7) - (10^-8) процента для обеспечения в первую очередь волоконно-оптических систем, полупроводниковой техники и микроэлектроники;

создание высокоэффективных мембранных материалов:

керамических ионно-транспортных материалов, неорганических материалов на основе систем с контролируемой пористостью, мембран на основе органических и полимерных систем, в том числе для топливных элементов;

разработка эффективных нанокатализаторов химических превращений нового поколения, включающих как нанодиспергированные гетерогенные катализаторы с развитой поверхностью, так и гомогенные системы на основе наноразмерных молекулярных систем;

синтез перспективных хемосенсорных материалов на основе наноструктурированных полупроводниковых оксидов n- и p-типа с модифицированной поверхностью для создания высокоселективных и энергоэффективных систем анализа газовых сред с повышенной чувствительностью и стабильностью по сравнению с действующими аналогами;

разработка уникальных высокочувствительных сенсоров нанометровых размеров (пленки);

миниатюризация и интеграция сенсорных элементов различного назначения, в том числе высокочувствительных быстродействующих сенсоров для экспресс-анализа токсичных и биоактивных веществ в целях обеспечения экологической безопасности;

разработка фундаментальных принципов получения молекулярных магнетиков и мономолекулярных магнитов;

выявление магнитноструктурных корреляций, анализ роли электронных и упаковочных (межмолекулярных) факторов;

разработка перспективных полифункциональных материалов, обладающих синергизмом оптических, магнитных и электрических свойств, и функциональных устройств на их основе;

разработка биологически совместимых керамических и гибридных композиционных материалов нового поколения, в том числе на основе фосфатов кальция и полимеров с регулируемой кинетикой биологической деградации и высокими остеокондуктивными потенциями, предназначенных для регенеративных клеточных технологий в медицине;

разработка высокоэффективных биосенсоров на основе так называемых "умных" материалов с нелинейными магнитными, оптическими и электрическими параметрами, а также биоимплантатов с повышенной надежностью к отторжению;

разработка материалов для нового поколения транспортных упаковочных контейнеров, отработавших ядерных материалов, материалов для восстановительной сорбции благородных металлов, переработки жидких радиоактивных отходов, синтеза катализаторов, твердых электролитов, для ионно-плазменного нанесения резистивных слоев на изделия электронной техники;

развитие физико-химических основ технологии порошковой плазменной металлургии для производства нанопорошков, предназначенных для применения в качестве пигментов, катализаторов, модификаторов и для изготовления наноструктурированных сплавов, псевдосплавов, композитов, покрытий;

получение новых данных о природе ультрапрочного состояния низколегированных среднеуглеродистых конструкционных сталей мартенситного класса с карбидным упрочнением для высоконагруженного состояния при многократном, в том числе ударно-волновом воздействии;

разработка функциональных материалов с особыми физическими и химическими свойствами, в том числе углеродных материалов, высокотемпературных сверхпроводников, оптически-активных, аморфных и аморфно-кристаллических "интеллектуальных" материалов и метаматериалов, сплавов с памятью формы для эндоваскулярной хирургии, пленочных, градиентных, мембранных наноматериалов, на основе высокочистых веществ, необходимых для обеспечения материальной базы создания техники новых поколений;

разработка новых технологий получения материалов, основанных на принципах нанотехнологий, включая самоорганизацию и самосборку;

разработка новых сверхтвердых покрытий и методов их нанесения, включая лазерные, плазменные и ионно-ассистированные методы;

создание технологий высокоэффективных каталитических преобразователей на основе керамических покрытий с развитой поверхностью;

создание физико-химических основ получения композиционных полимерных наноматериалов на основе природных и синтетических волокон;

разработка методов создания функциональных материалов с использованием сверхкритических флюидов, ионных жидкостей и золь-гель процессов;

разработка методов синтеза новых высокоэффективных электролюминесцентных сополимеров на основе полифлуоренов для использования в низковольтовых источниках освещения;

разработка методов синтеза хромофор-содержащих полиимидов с высоким уровнем нелинейных оптических свойств второго порядка, сохраняющихся в условиях длительной эксплуатации при повышенных температурах, для использования в оптоэлектронных устройствах (оптические модуляторы, преобразователи частоты)

46. Физико-химические основы рационального природопользования и охраны окружающей среды на базе принципов "зеленой химии" и высокоэффективных каталитических систем, создание новых ресурсо- и энергосберегающих металлургических и химико-технологических процессов, включая углубленную переработку углеводородного и минерального сырья различных классов и техногенных отходов, а также новые технологии переработки облученного ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами

получение фундаментальных знаний о закономерностях протекания процессов переработки антропогенных отходов, конверсии тяжелых нефтяных остатков в светлые нефтепродукты, химической переработки твердых горючих ископаемых;

будут разработаны новые технологические методы глубокой (не менее 95 процентов) переработки нефти, природного и попутного нефтяного газов в ценные химические продукты, в том числе оксигенаты и топливный газ;

разработка и внедрение технологии обработки скважин на нефтяных и газовых месторождениях с помощью мягкого термогазодинамического воздействия на продуктивные слои;

разработка технологии получения нового поколения полимерных материалов, технологии повышения коррозионной стойкости материалов, в том числе бесхроматных технологий антикоррозионной защиты цветных и черных металлов ингибированными конверсионными покрытиями;

создание методов диагностики коррозионной защищенности сложных технических систем и средств их защиты в целях предупреждения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

разработка адсорбционных методов разделения газовых и жидких смесей на нанопористых материалах в целях получения веществ высокой чистоты, методов расчета и конструирования реакционных узлов, широкого круга новых процессов, таких как получение синтез-газа в системах с циркулирующим оксидно-металлическим катализатором и нанопористыми адсорбентами, восстановительная дегидратация спиртов с получением изопарафинов - экологически безопасного компонента моторных топлив, глубокая конверсия тяжелых нефтяных остатков и биомассы на наноразмерных катализаторах и адсорбентах, экологически безопасный процесс алкилирования изопарафинов олефинами на твердых катализаторах, углекислотный риформинг метана;

изучение действия сверхмалых доз физических и химических факторов в целях создания радиопротекторов и лекарственных средств нового поколения;

разработка научных основ энергоресурсосберегающих механохимических технологий получения наноструктурных строительных материалов с уникальным комплексом функциональных и конструкционных свойств;

получение алкоксидных, амидных и боргидридных комплексов лантаноидов - эффективных катализаторов в синтезе биосовместимых и биодеградируемых полимеров на основе циклических эфиров для получения полимерных материалов биомедицинского применения;

разработка экологически безопасных, энергоэффективных и ресурсосберегающих методов каталитической переработки природного ископаемого сырья (руды, нефть, газ, уголь), обеспечивающих существенное повышение степени его использования, включая процессы комплексной переработки отходов горно-обогатительных производств;

разработка методов конверсии биомассы различных видов, парниковых газов, высоковязких нефтей, битумов, горючих сланцев и кислых гидронов в ценные продукты и сырье для нефтехимии;

получение исходных данных для разработки и проектирования инновационных технологий переработки отработанного ядерного топлива, методов утилизации радиоактивных отходов, их безопасного хранения и реабилитации территорий, загрязненных радионуклидами;

разработка методов выделения, разделения и очистки радиоактивных элементов;

разработка новых полимерных бипиридил- и фенантролин- содержащих лигандов для высокоэффективной экстракции редкоземельных металлов и радионуклидов;

разработка нового метода химического выделения целевых микроэлементов и радионуклидов из водных растворов с применением природных и синтетических производных гуминовых кислот в качестве средства дезактивации природных объектов;

проведение фундаментальных и прикладных исследований для создания комплексной экологически безопасной переработки природного, техногенного сырья и горнопромышленных отходов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы;

разработка фундаментальных основ технологии извлечения редкоземельных металлов из комплексных лопаритовых, перовскитовых, эвдиалитовых, железомарганцевых руд и концентратов с получением индивидуальных металлов и лигатур, создание на их основе материалов с новым комплексом свойств;

новые методы регулирования качества природных вод;

разработка механохимических технологий получения наноструктурных строительных материалов с уникальным комплексом функциональных и конструкционных свойств;

конструирование и лабораторные испытания установок для окислительной конверсии природного газа;

проектирование укрупненных, полупромышленных риформеров для широкого круга новых химических мембранно-каталитических процессов;

создание технологий комплексной переработки железорудных месторождений и техногенных образований в целях расширения сырьевой базы черной металлургии Урала, в частности, создание пиро- и гидрохимических технологий получения из металлургических шлаков марганца высокой чистоты, концентрата диоксида титана, разработка дуплекс-процесса производства бездефектной лигатуры Al - Zr - Mo - Sn и плазмохимического способа азотирования сплавов ванадий-алюминий;

особое внимание будет уделено разработке технологии получения полукоксованных углей в качестве эффективных восстановителей в электротермических производствах черных и цветных металлов;

мониторинг пространственно-временной изменчивости дисперсного и химического состава атмосферных аэрозолей, оценка их влияния на миграцию веществ, элементов в биогеохимических циклах для выяснения их воздействия на атмосферные процессы, здоровье людей и животный мир;

будут выполнены исследования гидрохимического состава и механизма накопления и использования ценных микрокомпонентов;

новые фундаментальные знания о путях развития биосферы и техносферы и об их коэволюции;

разработка методов, приборов, аппаратуры и материалов для быстрого контроля и реагирования в связи с возможными авариями и террористическими актами на потенциально опасных химических объектах, создание новых методов экологического мониторинга токсичных веществ в окружающей среде;

разработка новых высокоэффективных методов предотвращения и тушения лесных и степных пожаров

47. Химические проблемы получения и преобразования энергии, фундаментальные исследования в области использования альтернативных и возобновляемых источников энергии

получение фундаментальных данных о реакционной способности молекул алканов, алканолов и природных углеводородов в условиях каталитических и биокаталитических превращений, лежащих в основе производства химических продуктов для топливно-энергетического комплекса;

разработка фундаментальных основ энергоэффективной переработки в моторное топливо торфа, древесины, иных органических полимеров природного происхождения, липидных микроводорослей, горючих сланцев и кислых гудронов;

создание теории стабильности полиазоткислородных систем и развитие новых методов создания высокоэнергетических веществ;

разработка высокоэффективной технологии электронно-лучевой и СВЧ конверсии нефтяных попутных газов, биомассы и отходов в жидкое высококачественное топливо и другие полезные продукты и материалы;

создание научных основ и технологического оформления процессов предварительной газификации, конверсии, пиролиза твердых ископаемых и возобновляемых горючих ресурсов с получением жидких и газообразных топлив и суммарным повышением эффективности в 2 раза по сравнению с паровым циклом;

разработка научных основ получения перспективных типов энергоносителей (биоэтанол, биогаз, биобутанол, биодизель) из возобновляемого растительного сырья различного происхождения;

разработка высокоэффективных гетерогенных катализаторов получения биодизельного топлива;

разработка методов получения высококачественных моторных топлив, водорода и энергии из природного и попутного нефтяного газа, тяжелых нефтей, биосырья с использованием мембранных систем;

создание новых агентов, повышающих октановое число бензинов;

разработка реакторов для высокоскоростного термоокисления и термокрекинга природных битумов, создание мембранных и фотобиореакторов для получения водорода и углеводородных топлив из органических отходов;

выявление наиболее перспективных для аккумулирования водорода интерметаллических соединений, разработка водородаккумулирующих процессов в адсорбционных средах, разработка многокомпонентных сплавов, металлических и металл-углеродных композитов;

разработка эффективных водородных и спиртовых топливных элементов, включая дизайн нового поколения устойчивых мембран и со-катализаторов;

разработка протон-проводящих электролитов для топливных элементов;

создание нового поколения низкотемпературных, экологически чистых топливных элементов с КПД не менее 50 процентов и массогабаритными характеристиками не хуже 1 кг/кВт для транспортных средств, в том числе авиации, энерго- и теплоснабжения "умных домов" и резервного питания;

создание нового класса твердых протонных электролитов и электродных материалов с контролируемой наноструктурой на основе мезопористых матриц для среднетемпературных электрохимических устройств, твердотельных электрохимических систем и устройств для хранения энергии - литиевых батарей и суперконденсаторов с использованием углеродных материалов;

разработка наноструктурированных бесплатиновых анодных и катодных катализаторов для топливных элементов, обладающих более высокими технико-эксплуатационными характеристиками и более низкой стоимостью по сравнению с имеющимися в мире аналогами;

разработка физико-химических основ создания сложнооксидных материалов (структуры пирохлора, слоистого перовскита, ильменита) с регулируемой смешанной электронно-ионной проводимостью для высокотемпературных химических источников тока;

разработка перспективных электролитов на керамической основе для высокоэффективных источников тока, создание и исследование новых окислителей, пластификаторов;

разработка новых материалов для электродов литиевых аккумуляторов, многократно повышающих ресурс, емкость, число циклов "жизни";

фундаментальные исследования процессов прямой конверсии солнечного излучения в электричество, разработка технологии искусственного фотосинтеза на основе мезоструктурированных неорганических материалов;

разработка на основе органических и полупроводниковых неорганических материалов нового поколения эффективных солнечных батарей с КПД от 10 и более процентов, светодиодов, полевых транзисторов, в том числе биосовместимых;

разработка методов синтеза новых высокоэффективных электролюминесцентных сополимеров для использования в низковольтовых источниках освещения;

разработка методов синтеза хромофор-содержащих полиимидов с высоким уровнем нелинейных оптических свойств второго порядка, сохраняющихся в условиях длительной эксплуатации при повышенных температурах, для использования в оптоэлектронных устройствах;

создание взрывомагнитных генераторов для преобразования химической энергии вещества в электромагнитное излучение при мощности изделия не ниже 100 ГВт на 1 кг взрывчатого вещества для применения в изделиях различного назначения;

разработка новых каталитических систем для получения тепловой энергии из местных низкокачественных видов горючего сырья;

разработка физико-химических основ процессов окислительной конверсии природного газа в интегрированных мембранно-каталитических процессах кислородной сепарации и окисления

48. Фундаментальные физико-химические исследования механизмов физиологических процессов и создание на их основе фармакологических веществ и лекарственных форм для лечения и профилактики социально значимых заболеваний

создание инновационных лекарственных средств для лечения и профилактики социально значимых заболеваний, в том числе для лечения онкологических, сердечно-сосудистых, нейродегенеративных, вирусных, инфекционных и ряда других заболеваний, а также анти-наркотических и антиВИЧ препаратов;

развитие методов компьютерного молекулярного дизайна, включая методы квантовой химии и молекулярной динамики, для предсказания структуры и свойств новых биологически активных веществ;

исследование структуры и функций биомолекул, связанных с развитием заболеваний человека;

создание обобщенных количественных представлений о взаимодействии "лекарственная молекула - биомишень", создание молекулярных моделей биомишеней для "докинга" потенциальных лекарственных веществ;

развитие методов медицинской химии для обеспечения направленной модификации биологически активных веществ в целях создания перспективных лекарственных кандидатов, действующих на патогенез заболеваний;

совершенствование методов синтеза стереоселективных фармпрепаратов;

разработка теории и практики создания нового поколения мультимодальных препаратов, действующих одновременно на несколько значимых фармакологических мишеней;

создание эффективных подходов к каталитическому, механохимическому и криохимическому синтезу новых фармакофоров и прекурсоров лекарственных средств, в том числе углеродных наноматериалов для онкологии, кардиологии и травматологии;

формирование фокусированных библиотек синтетических и природных биологически активных соединений;

проведение скрининговых исследований на основе валидированных моделей различных патологий, а также клеточных, субклеточных модельных систем в целях отбора перспективных препаратов, действующих на патогенез заболеваний;

обеспечение доклинических испытаний в соответствии с установленными стандартами GLP вновь синтезированных оригинальных соединений и веществ природного происхождения;

разработка новых оригинальных систем направленной доставки лекарственных препаратов к мишени, обеспечивающих высокую эффективность и безопасность фармпрепаратов с использованием природных комплексообразующих соединений, а также оригинальных полимерных носителей и наночастиц;

повышение эффективности действия химиотерапевтических агентов, радиоактивных изотопов и суицидных генов в результате их направленного транспорта к злокачественным клеткам с помощью природных и эндогенных белков, синтетических водорастворимых полимеров и липофильных катионов;

создание полимерных систем целевого транспорта лекарственных препаратов для лучевой терапии онкологических заболеваний;

разработка методов синтеза регулярно привитых водорастворимых полимеров для использования в качестве наноконтейнеров в биомедицинских приложениях;

синтез новых биомиметических полимеров в целях моделирования биологических процессов, протекающих в живых клетках;

создание новых биосовместимых полимерных материалов для тканевой инженерии и восстановительной хирургии;

синтез композитных функциональных материалов;

разработка высокоспецифических гемо- и энтеросорбентов для удаления токсичных метаболитов из организма пациентов;

создание принципиально новых методов диагностики заболеваний по идентификации биологических маркеров, связанных с патогенезом заболеваний;

создание библиотек тканеспецифических препаратов ДНК для диагностики генетических патологий;

химическое конструирование молекулярных сенсоров и индикаторов для диагностики социально значимых заболеваний человека;

разработка общей системы постгеномного анализа индивидуальных особенностей строения биомакромолекул человека и создание основ фармакогеномики и индивидуальной медицины

49. Фундаментальные исследования в области химии и материаловедения в интересах обороны и безопасности страны

создание компонентной базы нового поколения СТРТ, ВС, МАП (взрывчатое вещество, окислитель, пластификаторы, катализаторы скорости горения, газогенераторы, активные связующие и полимеры, наноматериалы);

проведение исследований комплекса физико-химических свойств, баллистических и взрывчатых характеристик высокоэнергетических веществ;

будут разработаны методы модернизации и повышения эксплуатационных характеристик существующих и вновь разработанных ракетных топлив и взрывчатых составов;

разработка лабораторных регламентов синтеза новых компонентов высокоэнергетических соединений с повышенными энергетическими и эксплуатационными характеристиками;

будут разработаны новые методы нитрования с повышенным уровнем безопасности процесса и получения целевых продуктов с заданным размером частиц;

новые представления по формированию взрывчатых композиций на основе штатных ВВ, перспективных ВВ и с применением высокодисперсных металлов, в том числе в наносостоянии, максимально реализующих запасенную энергию;

созданы физико-химические основы безопасной технологии формирования энергетических конденсированных систем на основе азидометилоксетановых сополимеров;

созданы композиционные высокоэнергетические материалы и конструкции зарядов на их основе и разработана высокоэкономичная технология снаряжения РДТТ для тактических ракетных комплексов;

синтез новых энергонасыщенных материалов на основе поверхностно активированных алюминиевых сплавов и нанокомпозитных карбидных материалов, сочетающих экстремально высокие значения прочности и теплопроводности;

разработка новых методов получения высокоэнергетических веществ в присутствии высокодисперсных каталитических систем на основе металлов платиновой группы, методов получения наноструктурированных углеродных материалов и композитов на их основе для создания нового поколения компонентов электродов химических источников тока, регуляторов горения твердых топлив;

разработка новых технологий получения компонентов специальных топлив из возобновляемого и нетрадиционного химического сырья и новых технологий производства высокоэнергетических углеводородных жидких горючих из нефтяного сырья, в том числе ранее положительно зарекомендовавших себя в изделиях ракетно-космической техники;

создание научных основ восстановления производства химических волокон (в частности, углеродных) на новом научно-техническом уровне;

разработка новых металлических, керамических, полимерных и композиционных материалов с высокой стойкостью к интенсивным импульсным механическим и термическим воздействиям, с повышенными триботехническими характеристиками, стойких к радиационному воздействию, с оптической прозрачностью и прочностью при высоких температурах для высокоэнергетических источников питания, приборов пространственной ориентации, сенсорных систем и кодирующих меток, снижения заметности в радиодиапазоне и высокоэффективных мобильных датчиков пассивного типа дистанционного обнаружения взрывчатых, наркотических, отравляющих и особо опасных веществ, а также веществ так называемого "нелетального" воздействия (психотропные аппараты и т.д.);

создание систем, обеспечивающих снижение опознаваемости технических объектов в радиолокационном, оптическом и акустическом диапазонах, замкнутых систем жизнеобеспечения;

разработка физико-химических основ создания метаматериалов и композиционных материалов для эксплуатации в условиях длительных энергонагрузок;

усовершенствование методов переработки и получения оксидного ядерного топлива;

создание каталитических, фотокаталитических и адсорбционных систем для уничтожения отравляющих веществ;

создание термо-, плазмо- и хемостойких фоторезистов, термо-, влаго- и хемостойких адгезивов, в том числе содержащих сегнетоэлектрические наночастицы с высокой диэлектрической проницаемостью