Natalia Shustova

Natalia B. Shustova
Alma mater
Colorado State University Moscow State University
Vetenskaplig karriär
institutioner

University of South Carolina Massachusetts Institute of Technology Colorado State University
Avhandling   Fluorinnehållande fullerener och endometallofullerener: syntes, struktur och spektroskopisk karakterisering ( 2010)
Doktorand rådgivare Olga V. Boltalina, Steven H. Strauss
Andra akademiska rådgivare Mircea Dincă

Natalia B. Shustova är Peter och Bonnie McCausland professor i kemi vid University of South Carolina . Hon fokuserar på att utveckla material för hållbar energiomvandling , metall-organiska ramverk (MOF), kovalenta organiska ramverk (COF) och grafitiska supramolekylära strukturer.

Utbildning och karriär

Shustova fick sin MS-examen i materialvetenskap från Moscow State University (MSU) 2004 och två Ph.D. grader i fysikalisk kemi (MSU) och oorganisk kemi ( Colorado State University ) 2005 respektive 2010. Hon avslutade sedan postdoktoral forskning vid Massachusetts Institute of Technology 2013.

Shustova började sin karriär som biträdande professor vid University of South Carolina (USC) 2013. På fyra år befordrades hon till docent och två år senare blev hon professor vid Institutionen för kemi och biokemi, USC. För närvarande är Shustova McCausland-professor vid USC.

Shustova har mottagit National Science Foundation CAREER Award, USC Breakthrough Scholar Award, Cottrell Scholar Award, McCausland Fellowship, Alfred P. Sloan Research Award, IAS Hans Fischer Fellowship och Dreyfus Teaching Scholar Award. Hon har också tjänstgjort som Associate Editor på RSC-tidskriften .

Shustova utsågs nyligen till Scialog Fellow i Research Corporation for Science Advancement .

Forskning

Arbetet i hennes forskargrupp är mångfacetterat och använder metallorganiska ramverk (MOFs), kovalenta organiska ramverk (COFs) och grafitiska hybridstrukturer för att designa material för hållbar energiomvandling, som stimuli-känsliga sensorer och brytare och för kärnavfallslagring . Shustova är intresserad av att uppnå större morfologisk kontroll i det aktiva lagret av bulk heterojunction solceller genom utformningen av nya donator-acceptor ramverk. Hennes arbete har integrerat fulleretiskt accepterande molekyler, såsom π‐skålar eller π‐bollar, för att ställa in elektroniska egenskaper, för att uppnå halvledande beteende i normalt isolerande material. Till exempel uppnådde Shustova en åttafaldig konduktivitetsförbättring jämfört med moder-COF genom att installera fulleren , en stark elektronacceptor, i COF-porer.

Shustova har också försökt designa konstgjorda fotosyntetiska ställningar för ljusskörd. I ett fall använde Shustova och hennes grupp en MOF i ett multifunktionellt system för effektiv kromoforkoppling , vilket underlättade högeffektiv energiöverföring som efterliknar proteinets beta-fatstruktur. En del av gruppens tidigare arbete etablerade struktur-egenskapsrelationer i heterometalliska MOF för att rikta in elektroniska egenskaper på begäran inom utökade heterometalliska system.

Shustovas forskargrupp är också intresserad av avstämning av styvhet och länkinstallation i fotokromatiska ställningar, speciellt i spiropyran -baserade MOF-fotoswitchar, och kontroll av cykloelimineringskinetik . För att ytterligare utforska fotokromiskt beteende i i fast tillstånd samt avstämbara elektroniska egenskaper, studerade Shustova och hennes team riktad energiöverföring i MOF och COF som innehåller spiropyran och porfyrinderivat . Teamet utvärderade Förster resonansenergiöverföring (FRET) mellan spiropyran- och porfyrindelarna i både framåt- och bakåtriktningen som en funktion av excitationsvåglängden . Dessutom visade de förberedda materialen både optisk och strömcykling på grund av de installerade fotokroma enheterna. Dessa fotokänsliga material ger grundläggande kunskap för att övervaka förändringar i materialegenskaper såsom materialåldring och strukturell försämring över tid.

Shustova har också betraktat MOF som kandidater för kärnavfallshantering . Dessa ramverk har potential att binda radionuklidavfall och fungerar som en mångsidig plattform för selektiv aktinidseparation och avkänning. Hon har studerat termodynamiken och den elektroniska strukturen i aktinidinnehållande MOFs, och lyfter fram den lösningsmedelsstödda strukturella dynamiken ( kristallina -till-amorfa-till-kristallina transformationer) som är unika för dessa material. Hon har vidare rapporterat förmågan att kontrollera radionuklidlakningskinetik i MOF:er som en funktion av postsyntetisk kapslingslinkerinstallation. Dessutom etablerade gruppen ett fotofysik-elektronikförhållande för aktinid-innehållande MOFs (An-MOFs) beroende på excitationsvåglängd och kunde skräddarsy de optoelektroniska egenskaperna hos An-MOFs genom integrering av fotokroma länkar. Dessutom visade de att fälteffektsvaret hos fotokroma MOF:er kunde moduleras genom ljusexponering genom att konstruera den första fotokroma MOF-baserade fälteffekttransistorn (FET), och de kunde driva en två-LED felsäker indikatorkrets med användning av förändring i ström orsakad av växlande ljusexponering.

Shustova har utvecklat det första exemplet på en unik enstegs C=C-bindningsklyvning i den traditionellt mycket robusta π-skålen som sker via en elektronskyttelreaktion. Sådan ringöppning har inte observerats för π-skålar till exempel, korannulen hittills i litteraturen. Således är den presenterade fasta tillståndet, lösningen och den teoretiska metodiken de första stegen mot att förstå möjliga sätt att syntetisera tillgängliga strukturer genom att öppna korannulenkärnan och tillämpa den senare för molekylär elektronisk utveckling. "Lösningsmetoden" har dock vissa fördelar jämfört med enstegs-solid-state-syntesen eftersom den inte är beroende av elektronskyttelsystemet, och det ger en skalbar väg för denna syntes också.

En av Shustovas senaste publikationer undersöker MOF:s roll som både en reagensbärare och katalysator för syntetiska vägar som är viktiga för läkemedelsindustrin. Genom att dra fördel av den reversibla gasadsorptionen av MOF, kobolt- och magnesiumbaserade ramverk som fasta bärare för giftiga gasreagenser ( t.ex. kolmonoxid och kväveoxid) för aminokarbonylering, karbonylativ Suzuki-Miyaura-koppling och aromatiseringsreaktioner med utbyte jämförbara med vanliga litteraturprocedurer.

Pris och ära

Under sin oberoende karriär har hon fått många prestigefyllda utmärkelser som:

  • Hans Fischer Fellowship (2020)
  • Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award (2019)
  • McCausland Fellowship (2019)
  • Distinguished Undergraduate Research Mentor Award (2019)
  • Alfred P. Sloan Fellowship (2017)
  • Cottrell Scholar Award (2017)
  • Breakthrough Research Award (2017)
  • Scialog Fellow vid Research Corporation for Science Advancement (2017)
  • NSF CAREER Award (2016)
  • ACS PRF (2016)
  • MIT Infinite Kilometer Postdoktoral Award (2013)
  • MIT/Bruker Symposium Poster Award (2013)

Utvalda publikationer

Hennes publikationer inkluderar;

  •   Natalia B., Shustova; McCarthy, Brian; Dincă, Mircea (2011-11-22). "Turn-on fluorescens i tetrafenyletenbaserade metall-organiska ramverk: ett alternativ till aggregationsinducerad emission". Journal of the American Chemical Society . 133 (50): 20126–20129. doi : 10.1021/ja209327q . hdl : 1721.1/74562 . PMID 22074054 .
  •    Natalia B., Shustova; Anthony F., Cozzolino; Dincă, Mircea (2013-08-30). "Selektiv aktiverad ammoniakavkänning som möjliggörs av högtemperaturfluorescens i metall-organiska ramverk med öppna metallplatser" . Journal of the American Chemical Society . 135 (36): 13326–13329. doi : 10.1021/ja407778a . PMID 23981174 . S2CID 10160368 .
  •   Dolgopolova, Ekaterina A.; Rice, Allison M.; Shustova, Natalia (2018). "Fotokemi och fotofysik för MOF:er: steg mot MOF-baserade avkänningsförbättringar". Chemical Society recensioner . 47 (13): 4710–4728. doi : 10.1039/C7CS00861A . PMID 29546889 .

Bokkapitel

  •   Shustova, Natalia (2011). Perfluoralkylering av fullerener . World Scientific. s. 102–135. ISBN 978-981-4327-82-4 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: url-status ( länk )
  •   Shustova, Natalia (2013). Högutbytesyntes av en enkel asymmetrisk isomer av C70(CF3)10 genom högtemperaturradikal trifluormetylering . John Wiley och söner. s. 447–449. ISBN 978-1118409442 . {{ citera bok }} : CS1 underhåll: url-status ( länk )

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Natalia_Shustova&oldid=1097540964 "