Научная школа член-корреспондента РАН Е. В. Третьякова

Руководитель школы

Член-корреспондент РАН Евгений Викторович Третьяков

Краткое описание

Научная школа чл.-корр. Е.В. Третьякова объединяет исследователей, работающих в области молекулярного дизайна магнетиков на стыке органической химии, физической органической химии, химии координационных соединений и магнетохимии.

Научная школа, которая активно развивается в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, нацелена на создание магнетиков на молекулярной основе (высокоспиновых систем, ферро- и ферримагнетиков, фотомагнетиков) с использованием стабильных органических радикалов.

Научная преемственность

Научная школа Е.В. Третьякова развивает междисциплинарную область молекулярного дизайна магнетиков, возникшую в результате последовательной передачи знаний и опыта выдающихся учителей: академика Н.Д. Зелинского, профессора Л.А. Чугаева, академика А.А. Гринберга, профессоров В.М. Шульмана и С.В. Ларионова, академика В.И. Овчаренко.

Академик Н.Д. Зелинский создал крупнейшую школу ученых-химиков. Одним из его учеников был профессор Л.А. Чугаев, выполнивший ряд выдающихся работ в области физической и органической химии, биохимии, химической технологии, создатель научной школы комплексных соединений. Научное наследие Л.А. Чугаева получило развитие в трудах академика А.А. Гринберга — основателя ленинградской школы химиков-комплексников. Выпускниками этой школы стали чл.-корр. Б.В. Птицын, проф. В.М. Шульман и проф. Л.М. Волштейн, которые после создания СО РАН продолжили свои исследования в Новосибирске. В 1958 г. в лабораторию В.М. Шульмана поступил С.В. Ларионов, ставший впоследствии профессором и зав. лабораторией комплексных соединений ИНХ СО РАН. В этой лаборатории прошло становление академика В.И. Овчаренко — основателя российской школы молекулярного дизайна магнетиков.

Чл.-корр. Е.В. Третьяков, ученик академика В.И. Овчаренко, объединил традиции предшествующих научных школ и развил новые направления в области молекулярного дизайна магнетиков. В его работах органическая химия, металлоорганическая химия, химия координационных соединений и магнетохимия служат единой цели — получения функционализированных магнитных материалов.

Исторический путь развития научных школ Зелинского — Чугаева — Гринберга — Шульмана — Ларионова –— Овчаренко — Третьякова создает фундаментальный междисциплинарный базис, который служит основой для создания новых магнитных материалов и молекулярных устройств для спинтроники.

Научная идея

Научная деятельность школы Е.В. Третьякова предполагает создание магнитных материалов с использованием идеологии молекулярного дизайна и применением в качестве носителей спина стабильных органических радикалов.

Основные направления

Исследования школы Е.В. Третьякова развиваются в области молекулярного дизайна магнетиков по нескольким направлениям, в том числе:

— Функционально‑ориентированный синтез стабильных органических радикалов. Дизайн высокоспиновых органических и гибридных соединений с заданными магнитными свойствами.

— Синтез комплексов парамагнитных ионов металлов с органическими радикалами, проявляющих эффекты термоиндуцируемых спиновых переходов; создание и исследование систем с фемтосекундными скоростями переключения спинового состояния; молекулярный дизайн фотоактивных парамагнитных систем.

— Создание молекулярных спиновых систем для перспективных магнитноактивных материалов, включая мультифункциональные структуры с комбинированными оптическими и магнитными свойствами.

— Молекулярный дизайн квантовых систем обработки информации: кубитов и кудитов.

В результате исследований:

— Разработаны методы получения органических радикалов, реализован функционально-ориентированный синтез ряда органических парамагнетиков и стабильных высокоспиновых систем, выявлены присущие им магнитноструктурные корреляции, что позволило создать перспективные магнитные материалы, молекулярные магнитные рабочие элементы и исполнительные устройства.

— Разработан эффективный метод кросс-сочетания гетарилиодидов с золото- или сереброорганическими производными нитронилнитроксилов при комнатной температуре. Метод предполагает использование каталитической системы, состоящей из Pd₂(dba)₃ и фосфинового лиганда MeCgPPh, имеющего адамантаноподобный каркас. Было показано, что разработанный метод применим к различным арил- и гетарилиодидам, что открывает новые возможности в направленном синтезе функционализированных нитронилнитроксилов и высокоспиновых молекул.

Решена проблема Pd-катализируемого кросс-сочетания металлоорганических производных нитронилнитроксилов с бромаренами. Получены и охарактеризованы золотоорганические производные нитронилнитроксила, которые благодаря высокой термической стабильности и повышенной реакционной способности способны вступать в катализируемые комплексами палладия реакции кросссочетания с арилбромидами.

— Создано семейство металл-нитроксильных комплексов, проявляющих эффекты термоиндуцируемых спиновых переходов, обладающих фемтосекундными скоростями переключения спинового состояния и фотомеханической активностью, претерпевающими переходы в магнитно-упорядоченное состояние. Получены марганец-нитроксильные комплексы слоисто-полимерного строения, демонстрирующие рекордные для металл-нитроксильных систем температуры магнитного упорядочения (40–50 K).

— Разработаны подходы к различным стабильным высокоспиновым органическим системам, впервые получены термически стабильные би- и трирадикалы с топологией триметиленметана, состоящие из носителей спинов разной природы, созданы серии диад фуллерен-стабильный радикал (нитроксильный и тритильный радикалы), содержащие линкеры с различной длиной и геометрией, что открыло новые возможности развития технологий ЭПР, реализации квантовых логических операций, кубитов и кудитов.

С использованием разработанного нами метода кросс-сочетания гетарилиодидов с золотоорганическим производным нитронилнитроксила при комнатной температуре получены стабильные высокоспиновые три- и тетрарадикалы, в том числе первый стабильный тетрарадикал с квинтетным основным состоянием.

— Создано новое направление на стыке синтетической химии графеновых наноматериалов и стабильных органических радикалов, предполагающее пошаговую сборку спин-меченых нанографеновых структур для разработки технологий в области спинтроники. Поучена первая спин-меченая графеновая нанолента NN-GNR (23-стадийный синтез), стабильная при обычных условиях и содержащая два типа носителей спина: краевые делокализованные спины и локализованные спины радикальных группировок. В качестве образца сравнения синтезирован спин-меченый полимер.

В эксперименте DEER возбуждение системы и детектирование сигнала проводили на резонансной частоте радикалов, а возмущение – на резонансной частоте краевого состояния. Для спин-меченой наноленты NN-GNR Фурьепреобразование сигнала DEER дает значение энергии электрон-электронного взаимодействия парамагнитных групп и спинов краевых состояний, равное 1.5 МГц, что соответствует характерному времени инверсии спиновых подсистем 330 нс. Поскольку это время значительно меньше, чем T_m, то открывается возможность реализации квантовых операций когерентной инверсии спинов с использованием краевых состояний графена и спинов нитроксилов.

Методология

Методология школы Е.В. Третьякова основана на комплексном исследовании парамагнитных систем, позволяющем связать магнитные свойства материалов с их структурой и реализовывать на основе выявленных магнитно-структурных корреляций молекулярный дизайн новых магнитных материалов.

Для изучения структуры, состава и динамики магнитно-активных материалов используется рентгеноструктурный анализ, а для исследования магнитных свойств – спектроскопия ЭПР и магнетометрия. Экспериментальные исследования дополняются теоретическим моделированием, анализом молекулярных и кристаллических структур, спектров ЭПР и температурных зависимостей магнитной восприимчивости. Применяемый комплексный подход позволяет создавать фундаментальную базу конструирования магнитно-активных систем и реализовывать их синтез с использованием передовых методов органической, металлоорганической химии и химии координационных соединений.

Подготовка кадров

Научная школа Е.В. Третьякова объединяет исследователей разных поколений: научных сотрудников, аспирантов, студентов и молодых специалистов. Методология подготовки кадров базируется на интеграции фундаментальной химической подготовки, владения современными аналитическими методами и междисциплинарного подхода. Образовательная программа включает углублённое освоение следующих направлений: органический синтез, металлоорганическая химия, катализ, спектроскопические и микроскопические методы исследования, магнетометрия, анализ данных и цифровые инструменты обработки результатов. Указанная комплексная подготовка формирует специалистов в перспективной области молекулярного дизайна магнетиков с глубоким пониманием магнитной природы веществ и принципов их целенаправленного создания.

Ключевой особенностью школы выступает преемственность научной культуры. Молодые исследователи участвуют в решении фундаментальных научных задач, работают с современным исследовательским оборудованием, вовлечены в подготовку научных публикаций и докладов, принимают участие в междисциплинарных проектах. Такой подход обеспечивает не только эффективную передачу знаний, но и формирование навыков самостоятельного научного мышления.

Стратегические цели школы включают поддержание высокого академического уровня, обеспечение международной конкурентоспособности и инициирование новых научных направлений, что способствует подготовке специалистов, способных вносить вклад в развитие современной химии на передовом рубеже мировых исследований.

В настоящее время под руководством чл.-корр. Е.В. Третьякова защищены 1 докторская и 6 кандидатских диссертаций (май 2026 г.).

Ресурсы

Профили: Web of Science , Scopus , ORCID
Страница на сайте ИОХ РАН: перейти

Избранные концептуальные материалы

Е. В. Третьяков, В. И. Овчаренко, А. О. Терентьев, И. Б. Крылов, Т. В. Магдесиева, Д. Г. Мажукин, Н. П. Грицан. Сопряженные нитроксильные радикалы. Успехи химии, 2022, 91 (2), RCR5025. https://doi.org/10.1070/RCR5025

E. V. Tretyakov. Chapter 5 – Preparation and characterization of magnetic and magnetophotonic materials based on organic free radicals. In Organic Radicals; C. Wang, A. Labidi, E. Lichtfouse, Eds.; Elsevier, 2024; pp 61–181. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-13346-6.00005-1

M. Slota, A. Keerthi, W. K. Myers, E. Tretyakov, M. Baumgarten, A. Ardavan, H. Sadeghi, C. J. Lambert, A. Narita, K. Müllen, L. Bogani. Magnetic edge states and coherent manipulation of graphene nanoribbons. Nature, 2018, 557, 691–695. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0154-7

I. A. Zayakin, P. V. Petunin, P. S. Postnikov, A. A. Dmitriev, N. P. Gritsan, P. Dorovatovskii, A. Korlyukov, M. V. Fedin, A. S. Bogomyakov, A. Ya. Akyeva, R. A. Novikov, P. G. Shangin, M. A. Syroeshkin, J. V. Burykina, E. V. Tretyakov. Toward New Horizons in Verdazyl-Nitroxide High-Spin Systems: Thermally Robust Tetraradical with Quintet Ground State. J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, 13666–13675. https://doi.org/10.1021/jacs.4c04391

E. N. Kudryavtseva, E. V. Tretyakov, R. M. Gomila, A. Frontera, A. A. Dmitriev, N. P. Gritsan, D. Xia, N. N. Efimov, P. V. Petunin, P. S. Postnikov, G. V. Romanenko, V. Yu. Kukushkin. Halogen bonding promotes ferromagnetic exchange in nitronyl nitroxide radicals: A quantitative analysis. Mater. Chem. Phys., 2025, 332, 130252. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.130252

A. S. Shmakov, M. K. Shurikov, D. V. Korchagin, D. E. Votkina, P. S. Postnikov, A. V. Akimov, P. V. Petunin, E. V. Tretyakov. The Ground State of Multispin Systems Based on Verdazyl and Nitrene Radicals: An EPR and Quantum-Chemical Study. J. Phys. Chem. A, 2025, 129, 7, 1808–1816. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.4c06823

M. Zlokazov, I. Zayakin, G. Romanenko, A. Bogomyakov, K. Smirnova, K. Zaitsev, M. Fedin, A. Starikov, P. Shangin, M. Syroeshkin, D. Nasyrova, E. Tretyakov. Synthesis and Characterization of Free and Coordinated Nitroxide and Nitronyl Nitroxide Diradicals with a 2,7-Naphthalene Coupling Unit. Inorg. Chem., 2026, 65 (12), 6476−6491. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c05421