| Название НИОКТР |
Компьютерное моделирование конформационной динамики молекулярных наноструктур
|
| Аннотация |
Макромолекулы, имеющие форму квазиодномерных и двумерных регулярных структур (спиралей, нанотрубок, нанолент и многослойных плоских листов), и структуры из них обладают высокой конформационной подвижностью. Возможность изменений таких структур обусловлена нелинейностью и высокой иерархией их внутримолекулярных взаимодействий. Особо высокой конформационной подвижностью обладают двойные спирали молекул ДНК. При переходе из В в С/А конформации спирали подкручиваются/раскручиваются и удлиняются/укорачиваются. ДНК может переходить также в левозакрученную Z конформацию и X конформацию, имеющую не известную в настоящее время геометрическую форму. Все эти структуры играют биологическую роль: ДНК локально переходит в них при связывании с определёнными белками.
Конформационные изменения также могут происходить в углеродных нанопружинах (в спиральных нанолентах), в нанотрубках и в слоистых двумерных материалах. Это делает данные структуры перспективными для использования в нанотехнологии. Так, при растяжении спиральных нанопружин в них происходят конформационные изменения, что позволяет создать графеновые наноструны, способные деформироваться в широком диапазоне при постоянном растягивающем усилии. Слоистые двумерные (2D) материалы, такие как графен (G), гексагональный нитрид бора (h-BN), дисульфид молибдена (MoS2) и вольфрама (WS2), привлекают большое внимание из-за своих уникальных электронных и механических свойств. В настоящее время повышенный интерес вызывают гетерогенные слоистые материалы, которые могут демонстрировать различные новые физические свойства по сравнению с их однородными аналогами. Например, использование гетероструктур G/h-BN позволяет существенно понизить трение между слоями. Примерами гетероструктур с новыми неожиданными механическими свойствами могут служить массивы параллельных углеродных нанотрубок, чередующихся с плоскими многослойными листами графена и гексагонального нитрида бора. При сильном сжатии толщина массива нанотрубок может уменьшиться в несколько раз из-за схлопывания (коллапсирования) части нанотрубок, что может приводить к пластическим деформациям. Листы графена и гексагонального нитрида бора являются сверхмягкими на изгиб, они могут скользить друг по другу, образовывать складки и заполнять неровности подложки.
Многослойные наноленты графена могут расслаиваться и образовывать на плоских многослойных подложках «паркеты» из однослойных нанолент. Плоские поверхности подложек создают двухмерный мир для таких плоских молекул, как некоторые анилиды (ацетанилид, парацетамол, бензанилид) и ароматические углеводороды (бензол, нафталин, антрацен и др.). При невысоких температурах эти молекулы будут двигаться по листу, оставаясь параллельными его поверхности. Они могут образовывать на нём новый слой из сложных двухмерных молекулярных комплексов. Молекулы, содержащие амидные и гидроксильные группы, могут создавать на поверхности двухмерные решётки и протяжённые цепочки водородных связей.
В рамках проекта с использованием ресурсов Межведомственного Суперкомпьютерного Центра НИЦ КИ будет проведено численное моделирование возможных конформационных изменений в углеродных нанопружинах, в двойных спиралях ДНК и в многослойных плоских гетероструктурах. Планируется предсказать структуры с необычными механическими свойствами, которые могут быть использованы как возможные наноамортизаторы. Будут описаны возможные двухмерные кристаллы и структуры, которые могут образовывать плоские молекулы на поверхности невалентно модифицированного ими листа графена и гексагонального нитрида бора.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
24000.0
|
| Дата начала |
2025-05-27
|
| Дата окончания |
2028-12-31
|
| Номер контракта |
25-73-20038
|
| Дата контракта |
2025-05-27
|
| Количество отчетов |
4
|
| УДК |
54:51-7 54:007
|
| Количество просмотров |
5
|
| Руководитель работы |
Савин Александр Васильевич
|
| Руководитель организации |
Иванов Владислав Сергеевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМ. Н.Н. СЕМЕНОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-12-19 08:39:07 UTC, 2025-12-19 08:39:07 UTC
|
| ОКПД |
Услуги государственные в области фундаментальных исследований
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
графен; Конформационные переходы; двойная спираль ДНК; спиральные нанопружины; многослойные гетероструктуры; многослойные наноструктурированные материалы; молекулярно-динамическое моделирование; гексагональный нитрид бора; массивы углеродных нанотрубок; нано-амортизаторы
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
31.01.77 - Математические и кибернетические методы
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Полимеры
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
