Английский термин актюатор (actuator) переводится на русский язык как "привод", т.е. изделие, приводящее в действие какой-либо механизм. Устройства, описываемые в обзоре И.В.Безсуднова, А.Г.Хмельницкой, А.А.Калининой и С.А.Пономаренко «Материалы и конструкции диэлектрических эластомерных актюаторов», также выполняют функцию привода, но внутри у них нет движущихся частей, при этом они гибкие, что в классических механических, гидравлических или пневматических приводах невозможно. Обзор посвящен диэлектрическим эластомерным актюаторам (ДЭА), представляющим собой механически гибкие приводы из функциональных полимерных материалов и композитов, выполняющих роль искусственных мышц. Детально описаны принцип работы, устройство и способы изготовления ДЭА, а также необходимое для этого оборудование. Подробно рассмотрены основные полимерные материалы, получившие наибольшее применение в качестве мембран ДЭА, а также современные методы их модификации для улучшения рабочих характеристик.

Альфа-аминокарбонильные соединения, или альфа-аминокетоны — важные строительные блоки в синтезе различных природных веществ, которые имеют большое значение для фармацевтической и медицинской химии. Они являются ценными синтетическими промежуточными соединениями в синтезе 2-аминоспиртов и различных азотсодержащих гетероциклов благодаря своему уникальному строению и реакционной способности. Обзор «Синтез альфа-аминокарбонильных соединений» Г.В.Зырянова и О.Н.Чупахина с соавт. посвящен синтезу этих соединений с использованием различных стратегий, в нем также рассмотрены механизмы процессов. Стратегии синтеза разделены на подкатегории, исходя из типа используемых исходных веществ, химических реакций и методов синтеза. В обзоре обсуждены реакции различных типов, например, реакции окисления, восстановления, присоединения, сочетания, C–H-аминирования, окислительного расщепления и перегруппировки, амидирования, многокомпонентная каскадная реакция и др., используемые для синтеза данных соединений.

Морфологию нанолистов (НЛ) имеют наноразмерные 2D-частицы. Такая морфология приводит к искажению планарной геометрии НЛ и обусловливает ряд особенностей их физико-химических свойств, благодаря этому удается создавать функциональные наноматериалы с уникальными практически важными свойствами. Интерес к синтезу и изучению подобных соединений существенно возрос за последние 15 лет после появления первых работ, посвященных графену. За это время фактически сформировалось новое направление в нанотехнологии, тематикой которого являлся синтез, изучение свойств и областей применения НЛ на практике. В обзоре "2D-Нанокристаллы оксидов и гидроксидов металлов с морфологией нанолистов в биомедицине, энергетике и химии" 👨‍🎓👩‍🎓В.П.Толстого, Л.Б.Гулиной и А.А.Мелешко рассмотрены структурно-химические особенности 2D-наноматериалов на основе кристаллических оксидов и гидроксидов металлов с морфологией НЛ, основные методы их синтеза и области применения.

Уважаемые авторы и читатели! Напоминаю, что английская версия журнала находится в открытом доступе.

Полихалькогениды металлов это неорганические соединения, в которых анионы образованы связанными между собой атомами халькогенов. В обзоре «Низкоразмерные полихалькогениды переходных металлов IV–VII групп и химические аспекты их применений», 🧑‍🎓👨‍🎓Е.Д.Грайфер, С.Б.Артемкина, М.Н.Иванова, К.А.Брылев, В.Е.Федоров, рассмотрены особенности структур кристаллических соединений и предполагаемое строение аморфных фаз, представлены последние достижения в области синтеза этих низкоразмерных материалов в наноразмерном состоянии, обсуждены их химические свойства, в частности, обусловленные наличием в них дихалькогенидных фрагментов. Отмечено, что именно свойства S–S (или Se–Se) групп во многом определяют отличительные черты полихалькогенидов . В частности, эти группы играют важную роль в работе электродных материалов металл-ионных аккумуляторов, фото- и электрокатализаторов реакций разложения воды, сорбентов паров ртути на основе полихалькогенидов переходных металлов, что также рассмотрено в данном обзоре.

В последние годы в связи с резким увеличением спроса на литий возрос интерес исследователей к проблеме его извлечения (получения). Усилия многих специалистов направлены на разработку новых, более экономичных и экологичных, мембранных технологий извлечения лития, взамен применяемых реагентных методов. В обзоре «Селективное извлечение и утилизация лития: перспективы использования мембранных методов», 👨‍🎓🧑‍🎓 Д.Ю.Бутыльский, L.Dammak, Ch.Larchet, Н.Д.Письменская, В.В.Никоненко, представлена актуальная информация о традиционных и перспективных методах извлечения лития из природных растворов и растворов, получаемых при утилизации использованных батарей. Основное внимание уделено мембранным методам. Классифицированы и проанализированы известные подходы, описаны экспериментальные и теоретические аспекты мембранного разделения ионов, обсуждены известные механизмы разделения и их математические модели. Проведено сравнение результатов применения коммерческих и лабораторных мембран.

Материалы на основе наноцеллюлозы (NC) в последнее время привлекают к себе внимание в качестве потенциальных наполнителей не подверженных биоразложению полимерных материалов с целью уменьшения их неблагоприятного воздействие на окружающую среду. В обзоре «Наноцеллюлоза и полимерные композиты на ее основе: получение, свойства и применение», A.Abdel-Hakim, R.Mourad, освещены различные источники NC и описаны различные способы предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов. Кроме этого, в обзоре рассмотрены способы извлечения NC, включая механическую фибрилляцию с получением нановолокон целлюлозы и кислотный гидролиз с получением нанокристаллической целлюлозы. Также рассмотрены последние достижения в области изготовления NC-нанокомпозитов, в том числе, способы смешения в расплаве, отливки раствора, 3D-печати, электропрядения и применения эмульсии Пикеринга. В обзоре освещены различные способы характеризации NC-композитов и области их применения.

На сегодняшний день соединения, содержащие нитрогруппу, являются одним из наиболее важных классов органических соединений. Химия этих молекул привлекает внимание в первую очередь благодаря их использованию в качестве высокоэнергетических реагентов и лекарственных препаратов. В обзоре “Последние достижения в химии двухуглеродных нитросодержащих синтетических эквивалентов” 👨‍🎓👨‍🎓Д.Н.Ляпустина, В.В.Федотова, Е.Н. Уломского, В.Л. Русинова, О.Н.Чупахина обобщены результаты современных исследований соединений, содержащих нитрогруппу при двухуглеродном фрагменте: аминонитроэтиленов, α,α-бис(алкилтио)нитроалкенов и их аминопроизводных, α-нитрокетонов, алкилнитроацетатов и нитроацетонитрила. Данные систематизированы в соответствии с типом химических реакций, таких как взаимодействие с нуклеофилами и электрофилами, различные циклизации, реакции с участием C–H-связи и др. Проведено сравнение реакционной способности указанных нитросоединений и условий химических превращений для оценки перспектив их применения.

Уважаемые авторы!
Обновлены все виртуальные выпуски. Просьба посмотреть себя любимых и убедиться, что вас устраивает приписка к тому или иному выпуску. Если есть пожелания войти в дополнительные выпуски (или перейти в другие) или идеи создания новых выпусков, просьба писать в комментарии или на почту [email protected]. Заранее спасибо.

Системы, содержащие цезий, стронций и барий, вызывают особый интерес в связи с проблемами экологической безопасности атомной энергетики. Систематический анализ исследований термодинамических свойств и процессов испарения таких систем проведен в обзоре «Термодинамические свойства и процессы испарения оксидных систем, содержащих Cs, Sr, Ba, важные для ядерной безопасности» 👩‍🎓👨‍🎓В.Л.Столярова, А.Л.Шилов, Т.В.Соколова, M.Kurata, D.Costa. Особое внимание уделено вопросам достоверной идентификации состава газовой фазы над оксидными системами, значимой для различных высокотемпературных технологий, в том числе, захоронения радиоактивных отходов, переработки ядерного топлива, а также обеспечения безопасной работы атомных электростанций. Также проведен анализ и сравнение опубликованных термодинамических данных, касающихся рассматриваемых систем, в широком диапазоне температур, демонстрирующий основные преимущества масс-спектрометрического эффузионного метода Кнудсена.

В основе центральных метаболических путей преобразования энергии лежит мембранный перенос электронов. Фотосинтетические и дыхательные электрон-транспортные цепи способны создавать трансмембранный протонный градиент, преобразуя солнечный свет или химическую энергию, и представляют интерес ввиду доступности и экологичности биоматериала. Устройства, в которых для выработки электроэнергии используются хемотрофные микроорганизмы – один или несколько типов микроорганизмов катализируют перенос электронов от расходуемого субстрата (ацетата, глюкозы и т.д.) к электроду, – называются микробными топливными элементами (MFC). Сейчас активно разрабатываются MFC на основе фототрофных организмов. Такие MFC на основе фотосинтеза могут стать недорогим и эффективным средством преобразования солнечного света. Анализ новейших достижений в данной области проводят Р.А.Волошин, А.М.Бозиева, B.D.Bruce и С.И.Аллахвердиев в обзоре «Фотосинтетические микробные топливные элементы: практическое применение электрон-транспортных цепей».

Метан – основной компонент природного газа и наиболее экологически безопасный углеродный ресурс для производства химических продуктов с высокой добавленной стоимостью. До недавнего времени химики, учитывая сложность активации термостабильной метана, проводили его превращение только при высоких температурах. Однако высокотемпературные процессы дорогостоящи, а применение "жестких" условий в каталитических процессах приводит к понижению стабильности катализатора, его активных центров и селективности процесса. Сейчас особые ожидания химиков связаны с применением "одноатомных" катализаторов, на поверхности которых можно активировать метан даже при комнатной температуре. Обзор "Одноатомные" катализаторы в химии метана, Н.В.Колесниченко, Н.Н.Ежова, Ю.М.Снатенкова, посвящен последним достижениям в области применения в химии метана "одноатомных" катализаторов – гетерогенных каталитических контактов с активными металлическими центрами в виде одиночных атомов, закрепленными на подложке из неорганического материала.

В научных исследованиях, в технике и в промышленных процессах используют разнообразные дисперсные системы. К таким системам относятся высокодисперсные углеродные материалы (активированные угли (АУ), аэрогели, графены, углеродные нанотрубки и др.), ионообменные смолы, различные композиты. Дисперсные системы составляют основу электродов химических источников тока, ионообменных мембран, активных слоев топливных элементов. Поверхностные группы (ПГ), присутствующие во многих дисперсных системах существенно влияют на их функциональные свойства. Наличие ПГ придает ряд новых свойств соответствующим дисперсным материалам. Например, электроды на основе АУ проявляют достаточную электропроводность даже в чистой воде. В обзоре «Влияние поверхностных групп на свойства дисперсных систем» проф. ИФХЭ РАН Ю.М.Вольфкович обсуждает множественные аспекты данной области, анализируя как фундаментальные работы, так и последние публикации.

Мембранное газоразделение с использованием полимерных мембран является одной из быстроразвивающихся энергосберегающих технологий. В обзоре «Полимерные материалы для решения актуальных задач мембранного газоразделения», 🧑‍🎓👨‍🎓А.Ю.Алентьев, В.Е.Рыжих, Д.А.Сырцова, Н.А.Белов, описан круг задач мембранного газоразделения, раскрыты основные понятия и закономерности диффузионного переноса газов, принципы и характеристики мембранного газоразделения, рассмотрены основные физико-химические закономерности для выбора мембранных материалов, связанные как со свойствами системы газ-полимер, так и со структурой и физическими свойствами полимеров. На основании рассмотренных в рамках единого подхода закономерностей обоснованы принципы выбора как существующих коммерческих полимеров, так и перспективных полимерных материалов для таких важных задач газоразделения, как разделение компонентов воздуха, выделение углекислого газа, водорода и гелия из природных и промышленных газовых смесей, разделение смеси азота и метана.

Реакция восстановления кислорода (ORR) на металл,гетероатом-допированных наноуглеродных подложках как катализаторах представляет собой перспективный источник чистой электрической энергии. Реакция восстановления углекислого газа (CO2RR) CO2RR, как синтетический аналог реакции фотосинтеза, имеет большой потенциал с точки зрения образования продуктов частичного или полного восстановления. Теоретические представления о механизме и кинетике CO2RR только закладываются, поэтому систематизация достижений и возникающих проблем является необходимым этапом для дальнейшего развития. Обзор «Механизмы реакций каталитического электрохимического восстановления кислорода (ORR) и углекислого газа (CO2RR)», 👨‍🎓👨‍🎓А.В. Кузьмин, Б.А. Шаинян, посвящен электрохимическим реакциям ORR и CO2RR с акцентом на механизмы, структуру интермедиатов и термодинамику реакций. (Напоминаем, что английская версия журнала находится в открытом доступе).

Практическому применению силиконов уже более 80 лет. Применение силиконов охватывает такие сферы, как авиационное и космическое аппаратостроение, медицина и фармакология, строительство зданий и дорог, производство текстиля и бумаги. Промышленное производство силиконов развивалось устойчиво и непрерывно, начиная с революционного открытия метода прямого синтеза органохлорсиланов. Как и многие другие области техники, производство силиконов по своим технологическим укладам можно представить в виде поколений. Обзор «Прямой синтез алкоксисиланов: современное состояние, проблемы и перспективы», 👨‍🎓👩‍🎓 М.Н.Темников et al., кратко проводит читателя по основным вехам развития данной области и анализирует современное ее состояние, сосредотачиваясь на ключевом методе уже третьего поколения технологии силиконов - прямом синтеза алкоксисиланов, реализация которого в промышленных масштабах — важнейшая задача современной кремнийорганической химии.

Перспективы широкого использования в энергетике и на транспорте экологически чистого низкоуглеродного газового топлива на основе природного газа, водорода и их смесей, а также синтез-газа, делают необходимой детальную информацию о кинетике их воспламенения при температуре ниже 1000 K, важной для мониторинга условий хранения и транспортировки топлива, при которой происходит его воспламенение в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах. На основе новых экспериментальных результатов исследования процессов воспламенения метаноалкановых и метановодородных смесей, которыми являются реальные газовые топлива, и их кинетического моделирования в обзоре «Контролируемое воспламенение низкоуглеродных газомоторных топлив на основе природного газа и водорода: кинетика процесса», 👨‍🎓👨‍🎓 В.С.Арутюнов et al., показаны значительные изменения в этих процессах в области Т < 1000 K, рассмотрены возможные методы улучшения детонационных характеристик природных и попутных газов.

Увеличение доли энергии, получаемой с использованием возобновляемых источников, в общей структуре генерации электроэнергии, т.е. рост спроса на тяговые батареи и стационарные накопители энергии в электросетях, ожидаемо увеличит спрос на никель. В обзоре «Никель — ключевой элемент энергетики будущего» 🧑‍🎓👨‍🎓 А.А.Савина, А.О.Боев, Е.Д.Орлова, А.В.Морозов, А.М.Абакумов, рассмотрены основные аспекты химии никеля как элемента «зеленой» энергетики будущего. Определено место никеля среди других переходных металлов, используемых в индустрии электрохимического накопления энергии, охарактеризованы основные классы никельсодержащих катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов. Рассмотрены методы синтеза, кристаллическая и электронная структуры катодных материалов текущего и следующего поколений на основе слоистых никельсодержащих оксидов. Обсуждены актуальные проблемы современного материаловедения, которые необходимо решить для успешной коммерциализации высокоемких катодных материалов нового поколения.

Лигнин — один из самых распространенных биополимеров на Земле — является постоянным объектом многочисленных фундаментальных и прикладных исследований. Переработка лигнина представляет собой актуальную задачу биорефайнинга. Обзор «Последние достижения в химии лигнинов: фундаментальные исследования и практическое применение», 👨‍🎓👨‍🎓Э.И.Евстигнеев, Д.Н.Закусило, Д.С.Рябухин, А.В.Васильев, обсуждает актуальные данные о строении и биосинтезе лигнина, подробно анализирует направления валоризации лигнина: пиролиз и карбонизация, получение композитов, сополимеров и наночастиц, синтез практически значимых низкомолекулярных веществ, получение гидро- и аэрогелей и др. Отмечается, что в настоящее время практическое применение лигнина развивается в двух направлениях: валоризации технических лигнинов как таковых, без предварительной деполимеризации и валоризации через низкомолекулярные соединения, главным образом мономеры, образующиеся в результате деструкции лигнинов различными методами.

Принципиальным решением проблемы повышения селективности гетерогенных катализаторов, широко использующихся как в промышленности, так и в лабораторной практике благодаря высокой активности, термической стабильности и простоте отделения от реакционной смеси, является разработка методов, позволяющих синтезировать каталитические системы с однородными активными центрами. Все большее внимание исследователей привлекает создание «одноатомных» гетерогенных каталитических систем, активные центры которых состоят из единственного атома активного металла. В обзоре «Развитие методологии single-atom catalyst в современном катализе», 👨‍🎓👩‍🎓И.С.Машковский, П.В.Марков, А.В.Рассолов, Е.Д.Патиль, А.Ю.Стахеев, подробно рассмотрены вопросы получения и характеризации «одноатомных» катализаторов, а также их использование в ряде ключевых каталитических реакций. Впервые проанализирована возможность тонкой настройки структуры поверхности «одноатомных сплавных» каталитических систем с помощью адсорбционно-индуцированной сегрегации.

Термин «нанозим» впервые был введен для катализаторов трансфосфорилирования на основе золотых наночастиц, по аналогии с номенклатурой каталитических полимеров (синзимов). Преимущества нанозимов по сравнению с соответствующими ферментами заключаются в том, что они характеризуются значительной операционной стабильностью по сравнению с нестабильными по своей природе биологическими катализаторами и при этом намного дешевле биомолекул. Эти свойства позволяют ожидать, что нанозимы смогут заменить ферменты в их практическом применении. Обзор профессора МГУ Аркадия Аркадьевича Карякина «Каталитические свойства нанозимов, имитирующих пероксидазу» представляет собой первую попытку критического анализа каталитических свойств нанозимов, имитирующих фермент пероксидазу. С этой целью рассмотрены основные факторы, влияющие на активность наночастиц, и проводится систематизация каталитических свойств, позволяющая достоверно сравнивать различные наноматериалы.