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

Приглашенный ученый Ракович Юрий Петрович Ирландия, Беларусь
Номер договора
14.Y26.31.0011
Период реализации проекта
2017-2021

По данным на 15.02.2021

14
Количество специалистов
125
научных публикаций
3
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории работают на стыке плазмоники и биофизики: нанотехнологии открывают широкие возможности для разработки высокоинтегрированных систем из биомолекул и специально разработанных наноструктур с комплексом новых функций, которые найдут применение в фотонике, электронике и медицине. Плазмонные наноструктуры способны значительно усиливать взаимодействие света с веществом на наноуровне за счет высокой степени локализации оптических полей. Это их свойство открывает широчайшие возможности для практического применения таких структур в самых разных областях, от наномасштабной оптической микроскопии и спектроскопии до ультра-сенсинга, а также для всех приложений, где требуется повышение оптической нелинейности.

Название проекта: Линейные и нелинейные оптические эффекты на наноуровне для создания биосенсоров новых поколений

Приоритет СНТР: а

Цели и задачи

Направление исследований: Нанотехнологии

Цель проекта: Проведение детальных исследований по взаимодействию света и вещества на наноуровне, в частности на нано-био-интерфейсе

Практическое значение исследования

Научные результаты:

Основные научные и технические выводы и результаты проведенных научных исследований включают в себя:

  • Создание лаборатории мирового уровня для проведения детальных исследований по взаимодействию света и вещества на наноуровне, в частности, в нано-биоинтерфейсах;
  • Теоретические основы разработки новых гибридных наноструктур на основе плазмонных наночастиц и квантовых излучателей для использования их в нанобиосенсинге с повышенной чувствительностью;
  • Создание методик для подготовки и функционализации образцов, а также моделирование биосенсорных систем, работающих на принципе прямых взаимодействий функционализированных плазмонных наноструктур с аналитами, на основе гибридных нанометок, включающих плазмонные и полупроводниковые наночастицы, а также биосенсорных систем на основе плазмонных наноструктур и полупроводниковых органических J-агрегатов;
  • Исследование эффекта сильной связи в гибридных наноструктурах;
  • Разработка перспективных функциональных наноматериалов для энергетики и биомедицины;
  • Исследование эффекта конверсии фотолюминесценции в полупроводниковых наночастицах, J-агрегатах и их гибридных наноструктурах с плазмонными наночастицами;
  • Создание платформ биосенсорных систем на основании прямых взаимодействий функционализированных плазмонных наноструктур с аналитами, гибридных нанометок, включающих плазмонные и полупроводниковые наночастицы, и на основе плазмонных наноструктур и полупроводниковых органических J-агрегатов;
  • Разработка прототипов биосенсорных систем на основании прямых взаимодействий функционализированных плазмонных наноструктур с аналитами, гибридных нанометок, включающих плазмонные и полупроводниковые наночастицы, а также на основе плазмонных наноструктур и полупроводниковых органических J-агрегатов;
  • Создание оригинального оборудования, позволяющего осуществлять мониторинг и контроль гибридных нано-биосистем и проводить полное комплексное изучение их спектральных характеристик с помощью оптического наносенсинга;
  • Организация стажировок молодых ученых, аспирантов и студентов в ведущих мировых научных центрах и университетах;
  • Лицензирование и планируемое внедрение разработанных технологий индустриальным партнером проекта;
  • Включение лаборатории в международную коллаборацию Европейского проекта программы Horizon-2020.

Внедрение результатов исследования:

Создан микрорезонатор, состоящий из плоского и выпуклого зеркал, которые обеспечивают плоско-параллельность по крайней мере в одной точке на поверхности выпуклого зеркала, минимизируя объем моды. Настройка длины микрорезонатора с нанометровой точностью обеспечивается пьезоустройством прецизионного позиционирования. Использование этого прибора открывает новые возможности для изучения влияния эффектов сильной и слабой связи на комбинационное рассеяние, скорость химических реакций, электропроводность, лазерную генерацию, безызлучательный перенос энергии и другие физические, химические и биологические функции.

Образование и переподготовка кадров:

Международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов входит в состав Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ (ИФИБ), деятельность которого направлена на решение ориентированных на практические приложения задач мирового уровня в области фундаментальной медицинской физики и инженерии в перспективах биологических и медицинских приложений. Студенты и аспиранты ИФИБ посещают лекции и семинары, организованные ведущим ученым, Ракович Юрий Петрович принимает участие в регулярном международном научном семинаре ИФИБ "Инженерно-физические технологии биомедицины," ежегодном Международном симпозиуме «Инженерно-физические технологии биомедицины» и ежегодной Летней международной школе «Физика и технологии в науках о жизни».

В 2017-2019 гг. под руководством ведущего ученого проходили научно-исследовательские работы (НИРС) трех студентов магистратуры НИЯУ МИФИ. Ведущим ученым организованы две месячные стажировки студентов в Центре физики материалов города Сан-Себастиан (Испания) по теме изучения оптических свойств одиночных квантовых точек при взаимодействии с плазмонными наночастицами, а также участие студентов в летней научной школе "Exciting nanostructures: Characterizing advanced confined systems" (Бад-Хоннеф, Германия, 21-26 июля 2019).

Три студента под руководством Раковича Юрия Петровича прошли преддипломную практику на базе ЛГФН. Они приняли участие в пяти научных конференциях, выступая с докладами по теме своей научно-исследовательской работы: VII Международной конференции по фотонике и информационной оптике (Москва, 24-26 января 2018 г.), Международной конференции Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (Санкт-Петербург, 4-8 июня 2018 г.), VIII Международной конференции по фотонике и информационной оптике (Москва, 23-25 января 2019 г.), VIII Международной молодежной научной школе-конференции «Современные проблемы физики и технологий» (Москва, 15-20 апреля 2019 г.) и 6-ой Международной школе-конференции "Saint-Petersburg OPEN 2019" по Оптоэлектронике, Фотонике, Нано- и Нанобиотехнологиям (Санкт-Петербург, 22-25 апреля 2019 г.). Результаты работ студентов были опубликованы в двух высокорейтинговых научных журналах из первого квартиля (Q1) – "Laser and Photnics Review" (IF 8,53) и "Journal of Physical Chemistry Letters" (IF 7,329), а также в одном из ведущих отечественных журналов в области спектроскопии – "Оптике и спектроскопии" (Optics and spectroscopy).   В результате работы, студенты приобрели навыки работы на современном спектроскопическом оборудовании, флуоресцентном микроскопе, освоили методики время-разрешенной спектроскопии, корреляционной спектроскопии и спектроскопии одиночных молекул, двухфотонной спектроскопии, а также методики подготовки тонкопленочных наноструктур. В результате, студенты с отличием защитили свои дипломные работы, выполненные под руководством ведущего ученого.

Для повышения квалификации студентов, аспирантов и сотрудников коллектива, ведущим ученым были организованы и проведены онлайн-стажировки 8 членов (план 2 члена) научного коллектива лаборатории, общая продолжительность которых составила 125 календарных дней, при плане в 60 календарных дней.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Создан «кластер превосходства» из двух мегалабораторий (при участии Международной лаборатории гибридных фотонных наноматериалов и Лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ), специализирующихся на плазмонных и экситонных наноструктурах и их применении в оптоэлектронике и биомедицине.

Другие результаты:

Проведен 2-й Международный симпозиум «Физика, техника и технологии в области биомедицины» при поддержке Министерства образования и науки РФ (2017 г.).

Сотрудничество:

Для обеспечения научных контактов ведущим ученым Раковичем Ю.П. были организованы рабочие совещания с участниками проекта программы Horizon-2020, на которых обсуждались перспективы участия коллектива международной лаборатории гибридных фотонных наноматериалов в проектах программы. По результатам проведения совещаний, организации подтвердили взаимный интерес сотрудничества и в 2019 году ЛГФН была включена в Европейский проект программы Horizon-2020.

В рамках протокола о намерениях научных и деловых контактов, а также взаимовыгодного сотрудничества с Университетом Реймса Шампань-Арденн, заключенного 6 декабря 2017 г., молодой кандидат наук Кривенков В.А в 2018 году был направлен для прохождения стажировки по изучению многофотонных свойств наноматериалов, а в 2019 году молодой кандидат наук Довженко Д.С. был направлен на стажировку для выступления на научных семинарах, а также для проведения серии экспериментов по исследованию связанных экситон-плазмонных состояний на уникальной экспериментальной установке.

В 2019-2020 гг. исполнители научного коллектива ЛГФН принимали участие в реализации двух международных проектов в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 года» с участием иностранных партнеров, а именно:

«Гибридные 2D-структуры «графен–квантовые точки» с контролируемыми оптическими и фотоэлектрическими свойствами и их применение в фотовольтаике», с участием Университета Хосей (Япония). Соглашение с Минобрнауки России № 14.584.21.0032 от 22.11.2017 г. Реализация данного проекта заканчилась 31.12.2019 г.

«Высокопроизводительные многопараметрические системы детекции и характеризации полупроводниковых коллоидных нанокристаллов с улучшенными свойствами», с участием университетов стран-членов ЕС в рамках многостороннего сотрудничества в программе инициативы ЭРА-НЕТ ICENAP. Данный проект был выигран под руководством ведущего ученого Раковича Ю.П. - соглашение с Минобрнауки России № 05.617.21.0057 от 04.12.2019 г. Реализация данного проекта закончилась 30.09.2020 г.

Вышеперечисленные проекты с участием исполнителей гранта служат укреплением международного статуса лаборатории. Руководителями вышеуказанных проектов являются сотрудники Международной лаборатории гибридных фотонных наноматериалов – ведущий ученый, заведующий научно-исследовательской международной лабораторией гибридных фотонных наноматериалов Ракович Ю.П. и заместитель заведующего научно-исследовательской международной лабораторией гибридных фотонных наноматериалов Набиев И.Р.


Скрыть Показать полностью
Rakovich, Y., Krivenkov, V.A., Samokhvalov, P., Sánchez-Iglesias, A., Grzelczak, M., Nabiev, I.
(2021) Strong increase in the effective two-photon absorption cross-section of excitons in quantum dots due to the nonlinear interaction with localized plasmons in gold nanorods. Nanoscale, 13 (8), 4614–4623. IF=6.895. Q1
Linkov, P., Samokhvalov, P., Grokhovsky, S., Laronze-Cochard, M., Sapi, J., Nabiev, I.
(2020) Selection of optimal chromatography medium for purification of quantum dots and their bioconjugates. Chemistry of Materials, 32 (21), 9078–9089. IF=9.567. Q1
Krivenkov, V., Samokhvalov, P., Nabiev, I., Rakovich, Yu.
(2020) Synergy of excitation enhancement and the Purcell effect for strong photoluminescence enhancement in a thin-film hybrid structure based on quantum dots and plasmon nanoparticles. Journal of Physical Chemistry Letters, 11 (19), 8018–8025. IF=6.71. Q1
Nifontova, G., Krivenkov, V., Zvaigzne, M., Samokhvalov, P., Efimov, A.E., Agapova, O.I., Agapov, I.I., Korostylev, E., Zarubin, S., Karaulov, A., Nabiev, I., Sukhanova, A.
(2020) Controlling charge transfer from quantum dots to polyelectrolyte layers extends prospective applications of magneto-optical microcapsules. ACS Applied Materials & Interfaces. DOI: 10.1021/acsami.0c08715. IF=8.758. Q1
Krivenkov, V., Samokhvalov, P.S., Dyagileva, D., Karaulov, A., Nabiev, I.R.
(2020) Determination of the single-exciton two-photon absorption cross-sections of semiconductor nanocrystals through the measurement of saturation of their two-photon-excited photoluminescence. ACS Photonics, 7 (3), 831–836. IF=6.864. Q1
Krivenkov, V. Samokhvalov, P., Nabiev, I.
(2019) Remarkably enhanced photoelectrical efficiency of bacteriorhodopsin in quantum dot–purple membrane complexes under two-photon excitation. Biosensors and Bioelectronics, 137, 117–122. IF=10.257. Q1
Kinastowska, K., Liu, J., Tobin. J.M., Rakovich, Yu., Vilela, F., Xu, Zh., Bartkowiak, W., Grzelczak, M.
(2018) Photocatalytic cofactor regeneration involving triethanolamine revisited: The critical role of glycolaldehyde. Applied Catalysis B: Environmental, 243, 686–692. IF=16.683. Q1
Krivenkov, V., Goncharov, S., Nabiev, I., Rakovich, Yu.P.
(2018) Induced transparency in plasmon–exciton nanostructures for sensing applications. Laser & Photonics Reviews, 13, 1800176. DOI: 10.1002/lpor.201800176. IF=10.655. Q1
Dovzhenko, D.S., Ryabchuk, S.V., Rakovich, Yu.P., Nabiev, I.R.
(2018) Light–matter interaction in the strong coupling regime: configurations, conditions, applications. Nanoscale, 10, 3589–3605. IF=6.895. Q1
Melnikau, D., Govyadinov, A.A., Sánchez-Iglesia, A., Grzelczak, M., Nabiev, I.R., Liz-Marzán, L.M., Rakovich, Yu.P.
(2019) Double Rabi splitting in a strongly coupled system of core–shell Au@Ag nanorods and J-aggregates of multiple fluorophores. Journal of Physical Chemistry Letters, 10, 6137–6143. IF=6.71. Q1
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория фотоники функциональных наноматериалов

Национальный исследовательский университет "ИТМО"

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Демир Хилми Волкан

Турция

2021-2023

Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры

Национальный исследовательский университет "ИТМО"

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Рогач Андрей

Германия

Ушакова Елена Владимировна

Россия

2018-2020

Лаборатория функциональных алюмосиликатных наноматериалов

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина

Нанотехнологии

Москва

Львов Юрий Михайлович

США, Россия

2017-2021