AP09058000 Исследование каталитического механизма и свойств материалов для расщепления воды в процессе естественного и искусственного фотосинтеза
Актуальность
На сегодняшний день наиболее интересным и более других повторяющим. структурные и спектроскопические свойства ВОК является синтетический комплекс [Mn4CaO4 (ButCO2)8 (ButCO2H)2(py)], полученный группой профессора Жанга [14]. Металлический кластер данного синтетического комплекса наиболее точно отражает топологию и электронную структуру ВОК и имеет Mn4, связанный с CaMnO3 кубоидом (рис.3). Будут изучены спектры разностной колебательной спектроскопии в S2-S1 состояниях цикла Кока, будет исследовано влияние таких свойств как окислительное состояние металла, его координационное число, виды лигандов, эффект Яна-Теллера и направление оси его действия на характеристические частоты колебаний карбоксильных групп и Mn-O колебаний. Настоящий проект направлен на понимание механизма расщепления воды, что может способствовать полному моделированию каталитических реакций в природных и искусственных комплексах, а также приведет к проектированию и разработке устойчивых устройств искусственного фотосинтеза и солнечных топливных систем.
Цель проекта
Целью проекта является изучение свойств материалов и выяснение атомистических принципов каталитического процесса расщепления воды в естественном и искусственном фотосинтезе. Объектами исследования являются водоокисляющий комплекс (ВОК) фотосистемы 2 (ФС 2), синтетические комплексы для искусственного фотосинтеза.
Ожидаемые результаты:
1. Анализ колебательных спектров синтетических комплексов. Расчеты магнитной восприимчивости исследуемых материалов. Анализ зависимости от температуры. Параметры спин-орбитального взаимодействия синтетических комплексов с переходными металлами.
2. Анализ колебательных спектров водо-окисляющего комплекса (ВОК) в S1-S4 состояниях. Расчеты параметров ЭПР сигналов синтетических комплексов и их интерпретация. Анализ расчетов магнитных свойств синтетических комплексов.
3. Анализ частот колебаний карбоксильных групп и Mn-O связей в зависимости от ряда параметров. Выявление взаимосвязи спектроскопических свойств каталитических комплексов и его электронной структуры/топологии.
4. Получение протонированной структуры ВОК без марганцевого кластера. Получение структуры ВОК в промежуточных состояниях S1-S4. Процесс образования O-O связи.
Достигнутые результаты:
- Исследованы спектроскопические свойства синтетических комплексов. - Проведены работы по получению и отождествлению колебательных спектров синтетических материалов новыми методами разложения траектории молекулярной динамики (МД). Получен анализ колебательных спектров синтетических комплексов. - Определены значения магнитной восприимчивости исследуемых материалов. Проведен анализ зависимости от температуры. - Определены параметры спин-орбитального взаимодействия синтетических комплексов с переходными металлами. - Получен анализ колебательных спектров ВОК в различных состояниях цикла Кока S1-S4. - Проведено исследование ЭПР спектров синтетических комплексов в S1-S4 состояних цикла Кока. Получены расчеты параметров ЭПР сигналов синтетических комплексов и их интерпретация.
Исследовательская группа:
- Тыченгулова Алия Жанаткызы - научный руководитель
- Бакранов Нурлан Болатович - старший научный сотрудник
- Бауржан Ақерке Бауржанқызы - научный сотрудник
- Катпаева Каракоз Абдисеитова - старший научный сотрудник
- Ким Елена Радиковна - научный сотрудник
- Ибрагимова Салтанат Мылтыкбаевна - инженер