Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
Молодых ученых МНОЦФН Университета ИТМО стали обладателями стипендии Президента РФ
Александр Литвин, научный сотрудник Центра «Информационные оптические технологии»
Тема: «Исследование взаимодействия квантовых точек и полупроводниковых плазмонных нанокристаллов для применения в органических фотовольтаических элементах»
Первые работы по теме исследования начались около двух лет назад. Именно тогда появилась идея использовать новый тип плазмонных нанокристаллов для усиления оптических откликов от светоизлучающих квантовых точек ИК диапазона. Поскольку изучение их взаимодействия осложняется целым рядом факторов, лишь спустя время удалось добиться значительного усиления фотолюминесценции. Это мотивировало дальнейшее использование такой системы, уже для более эффективного использования солнечного света.
Уникальность такой системы в том, что здесь используются исключительно полупроводниковые коллоидные нанокристаллы, свойства которых могут быть точно подстроены. При этом методы коллоидной химии обеспечивают как возможность существенной модификации их свойств, так и невысокую стоимость конечных устройств на их основе.
Основной задачей исследования является установление механизмов взаимодействия полупроводниковых плазмонных и светоизлучающих нанокристаллов, которое может приводить к усилению оптических откликов последних. В дальнейшем это может быть использовано для более эффективного сбора света в солнечных элементах или усиления эмиссии в светодиодах на основе инфракрасных квантовых точек.
Сергей Черевков, научный сотрудник Центра «Информационные оптические технологии»
Тема: «Инженерия систем нанопластина/графен для высокоэффективных конвертеров ИК энергии»
Двумерными нанокристаллами, или так называемыми нанопластинами, я занимаюсь по меркам современной науки довольно давно. Правда, все это время рассматривались пластины видимого диапазона. В последние годы они очень активно изучаются и обнаруживаются все новые уникальные особенности и возможности их использования для широкого ряда практических приложений. В прошлом году в нашем Центре появилась идея получить пластинки ИК диапазона для новых исследований. К сожалению, тот грант не был поддержан, поэтому я решил попробовать подать немного упрощенную форму на стипендию президента.
Одной из ключевых проблем современного материаловедения является создание новых функциональных материалов с улучшенными оптоэлектронными и эксплуатационными свойствами, которые могут быть целенаправленно изменены в зависимости от области их применения. Такой возможностью обладают наноструктурированные многокомпонентные материалы, сочетающие в себе уникальные свойства нанообъектов разной природы. Их преимуществом перед использованием полупроводниковых материалов макро- и микроразмеров является возможность точной регулировки физических параметров, высокие значения эксплуатационных характеристик, незначительные тепловые потери из-за малой величины электрон-фононного взаимодействия, а также низкие затраты на производство.
В рамках этого направления в моем проекте предлагается разработка гибридных комплексов, которые благодаря своей двумерной геометрии были бы хорошо интегрируемы в существующие конструкции устройств и позволили бы осуществлять эффективное преобразование электрической и световой энергии.
Анастасия Вишератина, аспирант кафедры оптической физики и современного естествознания
Тема: «Разработка нового лекарственного препарата на основе хиральных гибридных наноструктур для тераностики социально значимых заболеваний»
Разработка многофункциональных и высокоэффективных наноматериалов, которые могли бы в значительной степени усилить фармакологическую эффективность традиционно используемых лекарственных средств для тераностики (терапии и диагностики) социально значимых заболеваний, например, онкологических, является важнейшей задачей науки о наноматериалах. Существующие на сегодняшний день исследования, посвященные данной теме, преимущественно сконцентрированы на исследовании миграции энергии/заряда между нанокристаллами и молекулами. В своем же проекте я буду изучать не только эти вопросы, но и хиральные свойства гибридных наноструктур и их взаимодействие с раковыми клетками.
Хиральность — свойство объекта не совпадать в пространстве со своим зеркальным отражением. Оно играет ключевую роль в химии, биологии и фармакологии, так как большинство биомолекул являются хиральными (сахара, аминокислоты, протеины, пенициллин, ибупрофен, напроксен, ДНК и т.д.). Известно, что лекарственные препараты, созданные на основе противоположных энантиомеров одной хиральной молекулы, могут оказывать различные фармацевтические действия: один энантиомер может оказывать лечебное действие, другой – быть неактивным или даже токсичным.
Хиральными наночастицами я начала заниматься в начале 2016 года в рамках прохождения стажировки в химической лаборатории Юрия Кузьмича Гунько в Тринити Колледже (Дублин, Ирландия). На тот момент наша кафедра активно проводила исследования в рамках реализации мегагранта Правительства РФ под руководством Юрия Кузь, и направление хиральных наночастиц стремительно развивалось. После стажировки я продолжила изучать хиральные наночастицы, и на сегодняшний день данные исследования составляют ядро моей кандидатской диссертации.
Хиральные наноструктуры являются перспективным и важным направлением физики наноструктур и современной химии с большим количеством научных публикаций по данной теме в высокорейтинговых журналах. Что немаловажно, мне посчастливилось развивать это интересное направление в сплоченном коллективе высококлассных специалистов из Тринити Колледжа и Университета ИТМО, которым я очень благодарна. Среди них Юрий Кузьмич Гунько, Анна Олеговна Орлова, Вера Кузнецова и Финн Пёрселл-Мильтон.