Значимые научные достижения

ЗНАЧИМЫЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Механизм формирования полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)
в атмосфере Титана.

На основе результатов экспериментов и теоретических расчетов предложен новый механизм роста ПАУ, «отрыв водорода – присоединение винилацетилена». Новый механизм верифицирован экспериментами в химическом микрореакторе совместно с компьютерным моделированием газовой динамики и химических реакций внутри микрореактора в сотрудничестве с сотрудниками Гавайского университета (Гонолулу, США), Международного университета Флориды (Майами, США) и национальной лабораторией им. Лоуренса (Беркли, США). Показана применимость механизма «отрыва водорода – присоединения винилацетилена» к образованию сложных ПАУ в условиях предельно низких температур, в частности, в атмосфере спутника Сатурна Титана и в молекулярных облаках в межзвездной среде.

Пути реакций радикалов 1-нафтила и 2-нафтила с винилацетиленом ведущие к формированию фенантрена (p1) и антрацена (p2)

Детальная модель образования сажи в камерах сгорания углеводородных топлив.

Разработана кинетическая модель сажеобразования и окисления сажи в условиях горения, включающая константы более 100 наиболее важных реакций, многие из которых были найдены в научном исследовании с использованием новейших методов квантовой химии и статистической физики высокого уровня и точности. Раскрыты основные гетерогенные реакционные схемы, ведущие к уменьшению размеров сажи: формирование оксирадикалов на поверхности и их распад; образование на поверхности трудно окисляемых пятичленных колец (С₅) и их окисление преимущественно атомарным кислородом. Идентифицировано, что последний процесс является лимитирующим в кинетике окисления сажи в пламенах. Новая модель успешно воспроизвела экспериментальные данные по измерениям динамики сажеобразования в ударной трубе при высоких температурах горения. Научное исследование выполнено в сотрудничестве с учеными Калифорнийского университета в Беркли (США), Физического института им П.Н. Лебедева РАН и Международного университета Флориды (Майами, США). Результаты исследований необходимы для разработки перспективных технологий сжигания углеводородных топлив с низкой эмиссией сажевых частиц.

Разрушение поверхностного пятичленного кольца при его атаке атомом кислорода с выделением молекулы СО

Поверхность потенциальной энергии (ППЭ) для реакции окисления четырех-кольцевой молекулы C₁₅H₉, выбранной в качестве модельной при атаке пятичленного кольца на поверхности сажи атомом кислорода. Энергии экстремумов на ППЭ, рассчитанные квантово-механическим методом G3(MP2,CC)//B3LYP/6-311G** относительно реагентов, приведены в ккал/моль.

Определение механизма образования простейшего ПАУ нафталина методом вакуумной ультрафиолетовой фотоионизации.

Образование простейшей молекулы ПАУ - нафталина, в реакции радикала фенила с винилацетиленом было исследовано в высоко-температурном микрореакторе при условиях аналогичным пламенам горения. Продукты реакции были определены методами масс-спектрометрии с вакуумно ультрафиолетовой фотоионизацией. Теоретическое моделирование процессов в микрореакторе осуществлялось с использованием квантовой химии, химической кинетики и расчетной газодинамики. Результаты этих расчетов позволили объяснить и количественно описать экспериментальные результаты и показали, что при температурах горения нафталин образуется в двух-шаговом процессе - добавлением винилацетилена к радикалу с последующей изомеризацией первичных продуктов реакции с помощью атомов водорода. Оказалось, что этот механизм отличается от низкотемпературного механизма, в котором нафталин образуется напрямую. Работа позволила определить различия в механизмах образования и роста ПАУ в пламенах и межзвездном пространстве или в планетарных атмосферах.

Химический микрореактор	Экспериментальные кривые фотоионизации

Контакты