Новые органические материалы и новые аккумуляторы: исследование аспиранта ЕГУ Микаела Чобаняна

«Тема моего исследования важна, поскольку в мире стремительно растет спрос на устройства, работающие на аккумуляторах. В настоящее время широко используются литий-ионные аккумуляторы, однако их основное сырьё, литий, стало довольно дорогим и ограниченным стратегическим ресурсом. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы имеют проблемы с безопасностью (могут перегреваться и воспламеняться), а технологии их переработки на данный момент развиты неполноценно», — рассказывает исследователь, говоря об актуальности научной работы.

По его словам, натрий-ионные аккумуляторы предоставляют возможность преодолеть эти проблемы, поскольку натрий является доступным и недорогим элементом. В то же время большой, ионный радиус натрия ограничивает диапазон материалов, которые могут быть эффективно использованы в таких системах.

«Многие структуры, хорошо работающие с литием, становятся нестабильными или неэффективными при использовании натрия. Именно эти вызовы определяют актуальность и основные цели исследования», - добавляет Микаел.

 

Процесс исследования, результаты и практическая применимость

- Микаел, благодаря чему органические твердые тела эффективны для аккумуляторных технологий?

- Многие материалы успешно используются в литий-ионных аккумуляторах, но неприменимы в натрий-ионных батареях, поэтому необходимо найти или разработать новые материалы, которые будут соответствовать требованиям натрий-ионных систем. Органические вещества подобны «кирпичам», из которых можно строить различные кристаллические системы, обеспечивая оптимальные условия для транспортировки натрия, стабильности и энергетических характеристик.

- Какую инновационную ценность будет иметь ваша исследовательская работа?

- В ходе исследования мы постараемся разработать метод, который позволит нам быстро и точно оценить, обладает ли данное органическое вещество достаточной стабильностью для использования в аккумуляторе.

- Вы сотрудничаете с зарубежными партнерами в рамках исследования? На каком этапе находятся исследования в настоящее время?

- Конечно, мы активно сотрудничаем с зарубежными партнёрами, в частности, с профессором Моисесом Араухо, возглавляющим Лабораторию вычислительного веществоведения в Карлстадском университете и считающимся одним из ведущих экспертов в этой области. Что касается исследований, то они находятся в активной фазе. У нас уже есть ряд интересных результатов, которые мы планируем опубликовать в виде научной статьи в ближайшем будущем.

- Микаел, насколько применимы будут научные результаты проекта в будущем? Какие новые возможности откроет это исследование для развития данной области?

- Полученные результаты могут послужить основой для разработки новых органических катодных материалов. Если наш подход окажется эффективным, станет возможным значительно ускорить процесс открытия новых материалов, сократив необходимость в длительной и дорогостоящей экспериментальной работе. Это проложит путь к созданию безопасных, недорогих и широко применимых натрий-ионных аккумуляторов.

- Какой конечный результат вы ожидаете получить по завершении исследования?

- По завершении исследования мы получим методологию, которая позволит нам прогнозировать структурную стабильность и транспортировку натрия в органических катодных материалах. Кроме того, мы рассчитываем представить несколько перспективных новых материалов, которые могут стать основой для дальнейших экспериментальных исследований.

- Будут ли результаты вашего исследования иметь коммерческий потенциал?

— Да, особенно если разработанный метод позволит быстро изучать большое количество органических соединений. Это может представлять интерес для промышленных групп, занимающихся аккумуляторными технологиями, поскольку сократит время и затраты на поиск новых материалов.

- На ваш взгляд, какую роль играют подобные программы поддержки для молодых ученых?

- Подобные программы крайне важны для молодых учёных, поскольку позволяют им полностью сосредоточить своё время на исследованиях. Кроме того, такие программы, начиная с процесса подачи заявки и заканчивая их реализацией, формируют у молодых учёных важные навыки, такие как планирование исследований, управление финансовыми средствами и организация процессов.

 

Микаел отмечает, что материаловедение является междисциплинарной областью, требующей знаний и навыков как из физики, так и из химии и смежных дисциплин. Свой профессиональный путь он начал с образовательной программы бакалавриата  «Химия», затем продолжил обучение по магистерской программе «Материаловедение», а исследовательская деятельность постепенно направила его в область физики, в которой полученные ранее знания были дополнены и углублены.

«Больше всего меня привлекает разнообразие возможностей, предоставляемых этой областью. Материаловедение - это всё ещё «молодая» наука, и существует множество фундаментальных вопросов, на которые пока нет ответов», - отмечает исследователь из ЕГУ, добавляя, что новые идеи возникают в результате отслеживания новостей в этой области, знакомства с работами коллег, работающих в разных странах мира, и активных дискуссий в команде. Для него главным источником вдохновения являются полученные результаты и процесс непрерывного решения новых научных проблем.

На вопрос о том, как он преодолевает трудности, возникающие в ходе исследовательской работы, Микаел отвечает, что проблемы в основном связаны с ограниченными вычислительными ресурсами. По его словам, ситуация постепенно улучшается, чему будет способствовать и новый суперкомпьютер, запущенный в ЕГУ, который значительно облегчит работу.

Подводя итог, Микаел отмечает, что его главная цель - успешно завершить исследование и получить научную степень, а в дальнейшем он продолжит заниматься инновационными и ценными научными изысканиями, способствуя устойчивому и непрерывному развитию отрасли.