Методами квантовой механики в кластерном приближении исследовались термодинамика и механизмы реакций горения углеводородных топлив как в отсутствии, так и в присутствии добавок наноразмерных углеродных частиц. В качестве добавок рассматривались аморфный углерод, углеродные нанотрубки, графен, его многослойные модификации, оксид графена. Исследовалось также влияние воды на реакцию горения топлив. Показано, что при горении водоугольных суспензий молекулы воды разлагаются на протоны и гидроксилы, которые участвуют в процессе распада твердых углеродных частиц, существенно влияя на термодинамику процесса.