Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Банеманн Детлеф Вернер Германия
Номер договора
14.Z50.31.0016
Период реализации проекта
2014-2018

По данным на 30.01.2020

45
Количество специалистов
105
научных публикаций
5
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Работа Лаборатории фотоактивных нанокомпозитных материалов направлена на  разработку, создание и экспресс-тестирование фотоактивных нанокомпозитных материалов и элементов. В настоящее время фотоактивные материалы широко применяются в таких областях, как преобразование и сохранение солнечной энергии, защита от ультрафиолетового излучения, в качестве бактерицидной и фунгицидной защиты. Использование композитных наноматериалов для этих целей позволит достичь значительного повышения эффективности работы устройств, созданных на этой основе.

Название проекта: Создание Лаборатории "Фотоактивные нанокомпозитные материалы"

Приоритет СНТР: б




Цели и задачи

Направления исследований: Создание фотоактивных материалов нового поколения и исследование фотопроцессов с их участием

Цель проекта: Создание крупного международного центра исследований фотоактивных нанокомпозитных материалов (ФНМ)



Практическое значение исследования
  • Разработаны методы синтеза гомогенных и гетероструктурных фотоактивных материалов различной функциональности: фотокатализаторы, для преобразования солнечной энергии в «солнечное топливо» (водород, метанол), самоочищающиеся и бактерицидные покрытия, материалы для оптоэлектроники и фотоники.
  • Созданы новые перовскитные материалы пониженной размерности.
  • Установлен механизм влияния допантов на фотокаталитическую активность материалов и оптимальная концентрация допантов для максимальной фотоактивности.
  • Созданы металлорганические каркасные структуры, проявляющие эффект ап-конверсии.
  • Выявлен эффект изменения гидрофильного состояния поверхности гомогенных и гетероструктурных нанопокрытий при возбуждении в различных спектральных областях.
  • Реализована Z-схема фотовозбуждения в гетероструктурных материалах для преобразования солнечной энергии.
  • Установлен эффект частотного сдвига колебаний гидратного покрова при фотовозбуждении адсорбента.
  • Исследован механизм ап-конверсионной люминесценции различных матриц. Продемонстрирована возможность контролируемого изменения спектров свечения ап-конверсии.
  • Показано расширение спектрального диапазона фотоотклика фотоэлектрохимической системы за счет применения гетероструктур с благородными металлами, проявляющими эффект локализованного поверхностного плазмонного резонанса.
  • Предложены новые перспективные перовскитоподобные структуры для элементов фотоники, фотовольтаики и оптоэлектроники по результатам проведенного квантово-химического моделирования.
  • Показана перспективность применения экситонной люминесценции перовскитных материалов в системах фотонной информатики методом низкотемпературной люминесценции.
  • Установлены механизмы фотопроцессов в гетерогенных системах с участием простых молекул, фотостимулированного дефектообразования и фотоотжига собственных дефектов в допированных фотоактивных материалах, переноса возбуждения в гетероструктурных материалах, включая их спектральные, термодинамические и кинетические характеристики.

Внедрение результатов исследования:

  • Разработана технология производства состава для формирования антибактериального покрытия.
  • По результатам конкурса стартапов Санкт-Петербургского государственного университета в 2017 году создан МИП «Функциональные материалы и покрытия СПбГУ» для внедрения и коммерциализации функциональных (бактерицидных) покрытий.

Образование и переподготовка кадров:

  • Ежегодно проводятся международные школы-семинары «Фотоактивные нанокомпозитные материалы» с участием студентов, аспирантов и молодых ученых из России, стран Европейского союза и Японии. Лекции читают ведущие мировые ученые в области преобразования солнечной энергии.
  • В Лаборатории прошли стажировку 16 человек из сторонних организаций.
  • Защиты: 5 кандидатских диссертаций, 12 выпускных квалификационных работ магистра и 8 выпускных квалификационных работ бакалавра.
  • Разработано и включено в программу СПбГУ 4 образовательных курса: «Фотоактивные нанокомпозитные материалы» (2015 г.) по направлению магистратуры, «Фотофизика молекул в конденсированных системах» (2016 г.) по направлению магистратуры, «Молекулярные процессы на поверхности твердого тела» (2016 г.) по направлению магистратуры, «Фотоактивные нанокомпозитные материалы. Дополнительные главы» (2016 г.) по направлению аспирантуры.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Создана исследовательская лаборатория «Фотоактивные нанокомпозитные материалы» - структурная единица СПбГУ. Планируется к созданию в 2019 – 2023 гг. научно-технологический центр. Форма центра будет уточнена в процессе создания в зависимости от текущих требований.

Другие результаты:

При поддержке СПбГУ и Российского фонда фундаментальных исследований организованы и проведены две международные конференции:

  1.   5-я Международная конференция по фотохимии полупроводников (Semiconductor Photochemistry, SP5), Санкт-Петербург (Россия), 27—31 июля 2015 г.
  2. 21-я Международная конференция по фотохимическому преобразованию и запасанию солнечной энергии (International Conference for Photochemical Solar Energy Conversion and Storage, IPS-21), Санкт-Петербург (Россия), 25—29 июля 2016 г.

Сотрудничество:

- ООО «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике» (Россия): исследования, научные мероприятия, договоренность о проведении исследований по созданию тандемных солнечных элементов

- Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет технологий, механики и оптики (Россия): проведение исследований по созданию перовскитных материалов для систем нанофотоники и оптоэлектроники

- Toin University Yokohama (Япония): выполнение исследований по совместному российско-японскому гранту РФФИ, публикации

- University of Pavia (Италия): исследования и публикации

- Leibnitz University Hannover (Германия): создание и исследование фотоактивных материалов, проведение ежегодной школы-семинара, академический обмен студентами и публикации

- California Institute of Technology (США): научные мероприятия, студенческие обмены, разработка совместной магистерской программы

- Queens University Belfast (Великобритания), Pohang University of Technologies (Южная Корея): подготовка к проведению студенческих обменов, разработка совместной магистерской программы, мероприятия и исследования

Скрыть Показать полностью
Murashkina A.A., Murzin P.D., Rudakova A.V., Ryabchuk V.K., Emeline A.V., and Bahnemann D.W.
Influence of the dopant concentration on the photocatalytic activity: Al-doped TiO2. The Journal of Physical Chemistry C 119(44): 24695–24703 (2015).
Rudakova A.V., Maevskaya M.V., Emeline A.V., and Bahnemann D.W.
Light-Controlled ZrO2 Surface Hydrophilicity. Sci. Rep. 6: 34285 (2016).
Schneider J., Nikitin K., Dillert R., and Bahnemann D.W.
Laser-flash-photolysis-spectroscopy: A nondestructive method? Faraday Discuss. 197: 505–516 (2017).
Lozhkina O.A., Yudin V.I., Murashkina A.A., Shilovskikh V.V., Davydov V.G., Kevorkyants R., Emeline A.V., Kapitonov Yu.V., and Bahnemann D.W.
Low Inhomogeneous Broadening of Excitonic Resonance in MAPbBr3 Single Crystals. J. Phys. Chem. Lett. 9: 302–305 (2018).
Murashkina A.A., Rudakova A.V., Ryabchuk V.K., Nikitin K.V., Mikhailov R.V., Emeline A.V., and Bahnemann D.W.
Influence of the Dopant Concentration on the Photoelectrochemical Behavior of Al-Doped TiO2. J. Phys. Chem. C 122(14): 7975–7981 (2018).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория колебательной спектроскопии и химической визуализации

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук"

Химия

Новосибирск

Казарян Сергей Гургенович

Великобритания

2019-2021

Лаборатория физики поверхности и катализа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова"

Химия

Владикавказ

Заера Франциско

США

2019-2021

Лаборатория химического дизайна новых многофункциональных материалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Химия

Екатеринбург

Миньон Антуан Бернар Поль

Франция

2019-2021