Об ИФМК УНЦ РАН Информация для сотрудников Объявления
Контакты Новости Документы

Лаборатория физики атомных столкновений

Научные интересы:

Сфера научных интересов лаборатории: исследование процессов рассеяния электронов на сложных органических молекулах методами масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ) и спектроскопии проходящих электронов (СПЭ).

Состав лаборатории:

Асфандиаров Наиль Лутфурахманович

зав. лаб., д.ф.-м.н.
тел: +7(347)284-88-69
E-mail: nail_asf@mail.ru

Пшеничнюк Станислав Анатольевич

врио директора, к.ф.-м.н.
E-mail: sapsh@anrb.ru

Нафикова Екатерина Петровна

н.с., к.ф.-м.н.
E-mail: knaf@mail.ru

Рахмеев Рустам Габдулшагитович

н.с., к.ф.-м.н.
E-mail: rakhmeev@yandex.com


Основные научные достижения:

Обосновано применение методов спектроскопии проходящих электронов (СПЭ), спектроскопии диссоциативного захвата электронов (СДЗЭ), также известной как масс-спектрометрия отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ), и расчётов с помощью стандартных методов квантовой химии, для исследований процессов в клеточной среде с участием квази-свободных электронов и молекул ксенобиотиков, способных конкурировать с молекулярным кислородом за захвата электронов, «утекающих» с дыхательной цепи митохондрий. На примере известных пестицидов показано, что взаимодействие молекул ксенобиотиков с электронами дыхательной цепи митохондрий по резонансным механизмам может являться причиной нарушения нормального клеточного метаболизма.
S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli // Mitochondrial Medicine: Volume II, Manipulating Mitochondrial Function, Methods in Molecular Biology, V. Weissig, M. Edeas (Eds.), Vol. 1265. P.285-305, Springer Science + Business Media: New York. 2015

S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. Vol.15. P.9125-9135
На основе исследований резонансного захвата электронов молекулами природных полифенольных соединений (флавоноиды, стильбены) показано, что их биологическая активность вблизи электрон-транспортных цепей митохондрий может определяться электрон-акцепторными свойствами. А именно, молекулы полифенольного соединения могут вызвать следующие эффекты: (1) захватить часть «утекающих» с дыхательной цепи электронов, что подавляет образование супероксид-радикала; молекулярные анионы диссоциируют с образованием селективного антиоксиданта Н2 (2) и анионов хиноидной структуры (3), которые способны стимулировать процесс клеточного дыхания.
С.А. Пшеничнюк, Н.Л. Асфандиаров, А.С. Воробьев, Е.П. Нафикова, А.С. Комолов, Ю.Н. Елькин, Н.И. Кулеш, А. Моделли // Письма о материалах. 2015. Т.5. вып.4. С.504-512

S.A. Pshenichnyuk, Y.N. Elkin, N.I. Kulesh, E.F. Lazneva, A.S. Komolov // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. Vol.17. P.16805-16812

S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov // J. Phys. Chem. Lett. 2015. Vol.6. P.1104-1110

A. Modelli, S.A. Pshenichnyuk // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. Vol.15. P.1588-1600
Сконструирован и запущен оригинальный спектрометр проходящих электронов лабораторного изготовления. Прибор регистрирует первую производную тока электронов, прошедших газ молекул исследуемого соединения без столкновений, от энергии электронов в облучающем пучке. Полученные предварительные результаты на тестовых объектах хорошо совпадают с литературными данными. Метод позволяет регистрировать энергии образования нестабильных связанных состояний электрона и молекулы, образующихся в надтепловой области энергий столкновения путём захвата электронов на вакантные молекулярные орбитали по механизмам резонансов формы и электронно-возбуждённых резонансов.
Н.Л. Асфандиаров, С.А. Пшеничнюк, В.С. Фалько, Г.С. Ломакин // Приборы и техника эксперимента. 2013. №1. С.86-89
На примере галогензамещённых соединений, использующихся в качестве гербицидов и индукторов устойчивости растений к стрессовым условиям окружающей среды, рассмотрены причины возможного отличия эффектов и биохимических процессов с участием таких соединений в клетках фотосинтезирующих и дышащих организмов.
S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov // J. Phys. Chem. B 2017. Vol.121. P.749-757
Впервые проведены оценки сродства к электрону по экспериментальным данным о временах отщепления с использованием простого построения в аррениусовской форме. Результаты хорошо согласуются с расчётами методами квантовой химии с применением эмпирических правил масштабирования энергий вакантных молекулярных орбиталей. В отличие от предыдущих работ по измерениям средних времён отщепления электронов, в данной работе решена обратная задача определения сродства молекулы-мишени к электрону.
N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob'ev, E.P. Nafikova, A. Modelli // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2015. Vol.29. P.910-912

Н.Л. Асфандиаров, С.А. Пшеничнюк, А.С. Воробьев, Е.П. Нафикова, В.К. Мавродиев, И.И. Фурлей, В.А. Докичев, Д.Н. Платонов, А.Ю. Белый // Журнал физической химии/ 2017. Т.91. вып.5. С.880-886

N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob'ev, E.P. Nafikova, Y.N. Elkin, D.N. Pelageev, E.A. Koltsova, A. Modelli // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2014. Vol.28. P.1580-1590

Nail Asfandiarov, Stanislav Pshenichnyuk, Ekaterina Nafikova, Alberto Modelli. Electron affinity evaluation from negative ion mass spectrometry data. Book of Contributed Papers. 21st Symposium on Application of Plasma Processes. Štrbské Pleso, Slovakia, 13‐18 January, 2017. P. 62-65
Исследования резонансного рассеяния электронов на молекулах витамина С приводят к выводу, что основные физиологически активные формы этого соединения в организме, отвечающие за анти- и прооксидантное действие, могут быть образованы по механизму диссоциативного захвата. Работа важна для понимания механизмов окислительно-восстановительных реакций и расширяет знания об эффектах этого наиболее «мистического» антиоксиданта.
S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, E.F. Lazneva, A.S. Komolov // J. Phys. Chem. A 2016. Vol.120. P.2667-2676
По аналогии с модельным токсичным соединением CCl4, обсуждаются два возможных механизма диссоциативного захвата электронов в клеточной среде молекулами ДДТ: (1) в активном центре ферментов Р450 и (2) в межмембранном пространстве митохондрий. Образующиеся при этом дехлорированные активные радикалы способны повредить клеточную мембрану и деактивировать цитохром Р450. Работа проливает свет на механизмы токсического действия неприродных акцепторов электронов, способных проникать в клетки живых организмов. Результаты важны для экотоксикологиии и при выявлении побочных эффектов лекарственных препаратов.
S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, A.S. Komolov // DDT: Properties, Uses and Toxicity, K. Sanders (Ed.), Nova Science Publishers: New York, 2016
Исследования в газовой фазе и результаты расчётов методами теории функционала плотности показывают, что разрыв связи углерод-галоген в широко известных гербицидах (атразин и бромоксинил) в процессе фиторемедиации связан с резонансным захватом тепловых электронов молекулами этих соединений в активных центрах ферментов цитохрома Р450. Работа важна для понимания механизма детоксификации антропогенных экотоксикантов, а также для разработки методов очистки почв от остаточных количеств гербицидов с помощью растений.
S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, E.F. Lazneva, A.S. Komolov // J. Phys. Chem. B 2016. Vol.120. P.12098-12104
Разработана многоэкспоненциальная модель распада ОИ, позволяющая с точностью до нескольких процентов описывать зависимость времени жизни (a) ОИ как функции энергии электронов, температуры камеры ионизации и энергетического распределения пучка первичных электронов. Стабилизация ОМИ при захвате надтепловых электронов происходит путем внутренней конверсии, т.е. серии быстрых (~10-12 – 10-14 секунд) безызлучательных переходов без изменения мультиплетности.
А.С. Воробьев, С.А. Пшеничнюк, Н.Л. Асфандиаров, Е.П. Нафикова // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. вып. 9. С. 17-25.

S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob’ev, A. Modelli // J. Chem. Phys. 2011. Vol.135. P.184301

S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob’ev, N.L. Asfandiarov, A. Modelli // J. Chem. Phys. 2010. Vol.132. P.244313.


Основные публикации:

    2017

  1. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, D. Jones, E.F. Lazneva, A.S. Komolov, Low-energy electron interaction with melatonin and related compounds, J. Phys. Chem. B 121/16 (2017) 3965-3974 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcb.7b01408
  2. Н.Л. Асфандиаров, С.А. Пшеничнюк, А.С. Воробьев, Е.П. Нафикова, В.К. Мавродиев, И.И. Фурлей, В.А. Докичев, Д.Н. Платонов, А.Ю. Белый, Оценка величины сродства к электрону из данных о временах жизни молекулярных отрицательных ионов. Производные циклогептатриена, Журнал физической химии (2017) т.91, №5, стр. 880-886
  3. А.С. Комолов, Э.Ф. Лазнева, Н.Б. Герасимова, Ю.А. Панина, А.В. Барамыгин, Г.Д. Зашихин, С.А. Пшеничнюк, Плотность незаполненных электронных состояний осажденных в вакууме пленок диоктил-замещенного и дифенил-замещенного перилен-дикарбоксимида, Физика твердого тела (2017) т.59, вып. 2, стр. 389-393 http://dx.doi.org/10.21883/FTT.2017.02.44068.142
  4. S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov, Why can unnatural electron acceptors protect photosynthesizing organisms but kill the others? J. Phys. Chem. B 121 (2017) 749-757 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b12007
  5. A.S. Komolov, Y.M. Zhukov, E.F. Lazneva, A.N. Aleshin, S.A. Pshenichnyuk, N.B. Gerasimova, Yu.A. Panina, G.D. Zashikhin, A.V. Baramygin, Thermally induced modification of the graphene oxide film on the tantalum surface, Materials & Design 113 (2017) 319-325 http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2016.10.023
  6. N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, E.P. Nafikova, A.S. Vorob’ev, Y.N. Elkin, A. Modelli, A.S. Komolov, Dissociative electron attachment to some spinochromes: Fragment anion formation, Int. J. Mass Spectrom. 412 (2017) 26-37 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijms.2016.12.010

    2016

  1. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, E.F. Lazneva, A.S. Komolov, The role of resonance electron attachment in phytoremediation of halogenated herbicides, J. Phys. Chem. B 120(47) (2016) 12098-12104 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b10149
  2. А.С. Комолов, Э.Ф. Лазнева, Н.Б. Герасимова, Ю.А. Панина, А.В. Барамыгин, С.А. Пшеничнюк, Электронная структура зоны проводимости пограничной области сверхтонких пленок замещенных перилен-дикарбоксимидов и поверхности оксида германия, Физика твердого тела (2016) т. 58, вып. 9, стр. 1836-1840 http://journals.ioffe.ru/articles/43502
  3. Д.А. Сайниев, Э.У. Шафикова, М.Ф. Абдуллин, Е.М. Цырлина, С.А. Пшеничнюк, В.К. Мавродиев, И.И. Фурлей, М.С. Юнусов, Резонансный захват электронов молекулами α- и β-С(14)-метокси изомеров 10,12-дегидро-8,9-секо-8,9-диоксолаппаконина и его оксопроизводного, Химия высоких энергий (2016) т. 50, № 6, стр. 1-5 http://dx.doi.org/10.7868/S0023119316060152
  4. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, A.S. Komolov, Electron acceptor properties of DDT and molecular mechanism of its toxicity, in DDT: Properties, Uses and Toxicity, K. Sanders (Ed.), Nova Science Publishers, Inc., New York, 2016 https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=59637
  5. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, E.F. Lazneva, A.S. Komolov, Hypothesis for the mechanism of ascorbic acid activity in living cells related to its electron-accepting properties, J. Phys. Chem. A 120/17 (2016) 2667-2676 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.6b02272
  6. А.С. Комолов, Э.Ф. Лазнева, Н.Б. Герасимова, Ю.А. Панина, А.В. Барамыгин, Г.Д. Зашихин, С.А. Пшеничнюк, Структура вакантных электронных состояний поверхности окисленного германия при осаждении пленок перилентетракарбонового диангидрида, Физика твердого тела (2016), т. 58, вып. 2, стр. 367-371 http://journals.ioffe.ru/articles/42725

    2015

  1. С.А. Пшеничнюк, Н.Л. Асфандиаров, А.С. Воробьев, Е.П. Нафикова, А.С. Комолов, Ю.Н. Елькин, Н.И. Кулеш, А. Моделли, Резонансный захват электронов молекулами природных полифенольных соединений и их биологическая активность, Письма о материалах (2015), т. 5, вып. 4, стр. 504-512 http://dx.doi.org/10.22226/2410-3535-2015-4-504-512
  2. K. Wnorowski, J. Wnorowska, B. Michalczuk, S.A. Pshenichnyuk, E.P. Nafikova, N.L. Asfandiarov, W. Barszczewska, Electron attachment to chlorinated alcohols, Chem. Phys. Lett. 634 (2015) 203-209 http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2015.06.020
  3. S.A. Pshenichnyuk, Y.N. Elkin, N.I. Kulesh, E.F. Lazneva, A.S. Komolov, Low-energy electron interaction with retusin extracted from Maackia amurensis: Towards a molecular mechanism of the biological activity of flavonoids, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 16805-16812 http://dx.doi.org/10.1039/C5CP02890F
  4. N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob'ev, E.P. Nafikova, A.N. Lachinov, V.A. Kraikin, A. Modelli, Electron attachment to the phthalide molecule, J. Chem. Phys. 142 (2015) 174308/1-6 http://dx.doi.org/10.1063/1.4919631
  5. N.L. Asfandiarov, S.A. Pshenichnyuk, A.S. Vorob'ev, E.P. Nafikova, A. Modelli, Electron affinity evaluation for nitrobenzene derivatives using negative ion lifetime data, Rapid Communications in Mass Spectrometry 29(9) (2015) 910-912 http://dx.doi.org/10.1002/rcm.7162
  6. S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov, Dissociative electron attachment to resveratrol as a likely pathway for generation of the H2 antioxidant species inside mitochondria, J. Phys. Chem. Lett. 6 (2015) 1104-1110 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b00368
  7. A.S. Komolov, E.F. Lazneva, S.N. Akhremtchik, N.B. Gerasimova, S.A. Pshenichnyuk, Low-energy electron transmission for the analysis of the interface barrier formation and the density of the unoccupied electronic states in the ultra-thin layers of fluorinated copper-phthalocyanine, Organic Photonics and Photovoltaics, 3(1) (2015) 1-7 http://dx.doi.org/10.1515/oph-2015-0002
  8. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, ETS and DEAS studies of the reduction of xenobiotics in mitochondrial intermembrane space, in Mitochondrial Medicine: Volume II, Manipulating Mitochondrial Function, Methods in Molecular Biology, V. Weissig, M. Edeas (Eds.), vol. 1265, p. 285-305, Springer Science + Business Media New York, 2015 http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4939-2288-8_20
  9. Л.Р. Калимуллина, Е.П. Нафикова, Н.Л. Асфандиаров, Ю.В. Чижов, Г.Ш. Байбулова, Э.Р. Жданов, Р.М. Гадиев, Теоретическая оценка энергии сродства к электрону методами теории функционала плотности для производных хинона, Журнал физической химии (2015) Т. 89, № 3, С. 426–432 http://dx.doi.org/10.7868/S0044453715030152

    2014

  1. Pshenichnyuk S.A., Modelli A., Lazneva E.F., Komolov A.S., Resonance electron at-tachment to tetracyanoquinodimethane, J. Phys. Chem. A, 118 (2014) 6810-6818. http://dx.doi.org/10.1021/jp505841c
  2. S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov, Dissociative electron attachment to anthralin to model its biochemical reactions, J. Phys. Chem. Lett. 5 (2014) 2916-2921 http://dx.doi.org/10.1021/jz501523s
  3. Нафикова Е.П., Асфандиаров Н.Л., Калимуллина Л.Р., Елькин Ю.Н. Оценка сродства к электрону производных хинона методом функционала плотности // Изв. РАН, сер. Хим., 2014. - № 3. - С. 572-576. http://dx.doi.org/10.1007/s11172-014-0475-0
  4. Воробьев А.С., Пшеничнюк С.А., Асфандиаров Н.Л., Нафикова Е.П. Внутренняя конверсия как основной механизм стабилизации долгоживущих молекулярных отрицательных ионов // Журнал технической физики. 2014. - т. 84, вып. 9. - С. 17-25. http://journals.ioffe.ru/jtf/2014/09/page-17.html.ru
  5. Asfandiarov N.L., Pshenichnyuk S.A., Vorob’ev A.S., Nafikova E.P., Elkin Y.N., Pelageev D.N., Koltsova E.A., Modelli A. Electron attachment to some naphthoqui-none derivatives: long-lived molecular anion formation // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2014. – V. 28, P. 1580–1590. http://dx.doi.org/10.1002/rcm.6934

    2013

  1. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, Can mitochondrial dysfunction be initiated by dissociative electron attachment to xenobiotics?, Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (2013) 9125-9135. http://dx.doi.org/10.1039/C3CP50614B
  2. A. Modelli, S.A. Pshenichnyuk, Gas-phase dissociative electron attachment to flavonoids and possible similarities to their metabolic pathways, Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (2013) 1588-1600. http://dx.doi.org/10.1039/c2cp43379f
  3. A. Modelli, D. Jones, S.A. Pshenichnyuk, Electron attachment to indole and related molecules, J. Chem. Phys. 139 (2013) 184305 http://dx.doi.org/10.1063/1.4829057
  4. А.С. Комолов, Э.Ф. Лазнева, С.А. Пшеничнюк, А.А. Гавриков, Н.С. Чепилко, А.А. Томилов, Н.Б. Герасимова, А.А. Лезов, П.С. Репин, Электронные свойства пограничной области между пленками фторозамещенного и незамещенного фталоцианина меди, Физика и техника полупроводников, том 47, вып. 7, 2013, стр. 948-953 http://journals.ioffe.ru/ftp/2013/07/page-948.html.ru
  5. Н.Л. Асфандиаров, С.А. Пшеничнюк, В.С. Фалько, Г.С. Ломакин, Спектрометр проходящих электронов с трохоидальным монохроматором, Приборы и техника эксперимента, № 1 (2013) с. 86-89 http://dx.doi.org/10.7868/S0032816213010035

    2012

  1. Ю.Н. Елькин, П.А. Задорожный, Е.А.Кольцова, С.А. Пшеничнюк, А.С. Воробьев, Н.Л. Асфандиаров, Масс-спектры отрицательных ионов полярных нафтохинонов, Масс-спектрометрия 9/4 (2012) 277-280.
  2. S.A. Pshenichnyuk, N.L. Asfandiarov, A.V. Kukhta, Interruption of the inner rotation initiated in isolated electron-driven molecular rotors, Phys. Rev. A 86 (2012) 052710. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.86.052710
  3. S.A. Pshenichnyuk, A. Modelli, Electron attachment to antipyretics: Possible implications of their metabolic pathways, J. Chem. Phys. 136 (2012) 234307. http://dx.doi.org/10.1063/1.4727854
  4. A. Modelli, S.A. Pshenichnyuk, Empty-level structure and reactive species produced by dissociative electron attachment to tert-butyl peroxybenzoate, J. Phys. Chem. A 116 (2012) 3585-3592. http://dx.doi.org/10.1021/jp300643e
  5. S.A. Pshenichnyuk, A.S. Komolov, Relation between electron scattering resonances of isolated NTCDA molecules and maxima in the density of unoccupied states of condensed NTCDA layers, J. Phys. Chem. A 116 (2012) 761-766. http://dx.doi.org/10.1021/jp210224j

История лаборатории

Лаборатория создана в составе Института Химии БФАН СССР в 1966 году Виктором Ивановичем Хвостенко

Метод масс-спектрометрии отрицательных ионов резонансного захвата электронов (МСОИ РЗЭ) был создан в 60-х годах под руководством основателя лаборатории физики атомных столкновений и Института физики молекул и кристаллов профессора Виктора Ивановича Хвостенко. В.С. Фалько, проработавший в лаборатории физики атомных столкновений с 1966 по 2007 год, является одним из непосредственных участников создания и развития метода МСОИ РЗЭ. Среди первых учеников В.И. Хвостенко следует также назвать имена И.И. Фурлея, А.Ш. Султанова и В.А. Мазунова.

Метод спектроскопии проходящих электронов (СПЭ) создан примерно в это же время Дж. Шульцем в Канаде. В нашей лаборатории в 2004-2007 годах разработан и создан прибор СПЭ, оснащенный трохоидальным монохроматором конструкции А. Стаматовича. Создание прибора осуществлено благодаря финансовой поддержке Американского фонда гражданских исследований и развития (CRDF, grant № RC1-2515-UF-03) и неоценимой помощи профессора П.Д. Барроу, Университет Небраска-Линкольн, за что мы выражаем ему искреннюю благодарность.

© 2009 - 2017 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук
Яндекс.Метрика