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 21.05.2020

20
Количество специалистов
80
научных публикаций
1
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:

  • Проведен анализ основных механизмов взаимодействия света и вещества на нанобиоинтерфейсах, а также в режиме сильной связи.
  • Определены основные стратегии разработки фотонных и плазмонных структур, стратегии разработки гибридных наноструктур и нанозондов, основанные на комбинации квантовых излучателей (квантовых точек и молекул биологически активных красителей).
  • Разработана настраиваемая микрорезонаторная система для создания гибридных состояний «свет-вещество» и для управления химическими и биологическими свойствами молекул с помощью света. Подана заявка на патент «Способ модификации свойств молекул образца и устройство для его осуществления».
  • Разработана методика формирования гибридных наноматериалов, основанная на электростатическом взаимодействии противоположно заряженных наночастиц и молекулярных агрегатов, а также методика создания гибридных наноструктур, основанных на квантовых точках и плазмонных наночастицах, представляющих собой многослойные тонкие пленки.
  • Проведен анализ оптических эффектов, вызванных взаимодействием экситонных и плазмонных состояний в гибридных наноструктурах.
  • Показана возможность контроля величины расщепления и глубины спектрального провала за счет изменения размеров плазмонных наночастиц.
  • Изучены спектры поглощения и люминесценции гибридного материала, состоящего из полупроводниковых квантовых точек и пурпурных мембран, содержащих светочувствительный белок бактериородопсин. Определены значения эффективности Фестеровского резонансного переноса энергии, происходящего на нано-био-интерфейсе.
  • Разработаны и изучены спектральные характеристики образцов, состоящих из металлических наночастиц различного размера и формы (сферические, стержни), молекулярных J-агрегатов c высоким коэффициентом экстинкции и молекул биотина.
  • Продемонстрирована возможность контролируемой модификации формы полосы поглощения в разработанных образцах, как за счет индуцированного фотопоглощения, так и за счет эффекта расщепления Раби, который является прямым результатом взаимодействия экситонной и плазмонной систем гибридных образцов в режиме сильной связи.

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:

  • Организованы стажировки молодых ученых Лаборатории в Центр физики материалов Высшего совета по научным исследованиям Испании и в Университет Реймса Шампань-Арденн (Франция).
  • Прочитаны ведущим ученым 5 лекций в качестве приглашенного ученого на международных конференциях в России и за рубежом.
  • Проведены 9 семинаров и 1 лекция для студентов, аспирантов и сотрудников подразделения.

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:

  • Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (Россия), Реймский университет Шампань-Арден (Франция): совместные исследовательские проекты, научные публикации, обмен научно-технической информацией и результатами научных исследований, совместные семинары, конференции, симпозиумы, обмен студентами и исследователями
  • Университет Страны Басков (Испания): совместные исследования


Скрыть Показать полностью
. Kosmyntseva A.V., Nabiev I.R., Rakovich Yu.P.
Hybrid States of Biomolecules in Strong-Coupling Regime. Nanotechnologies in Russia 12(7–8): 327–337. (2017).
Dovzhenko, D.S., Ryabchuk, S.V., Rakovich, Yu.P., Nabiev, I.R
Light-Matter Interaction in the Strong Coupling Regime: Configurations, Conditions, Applications. Nanoscale 10(8): 3589–3605 (2018).
Mochalov K.E., Vaskan I.S., Dovzhenko D.S., Rakovich Y.P., Nabiev I. A
Versatile Tunable Microcavity for Investigation of Light-Matter Interaction. Review of Scientific Instruments 89(5): 053105 (2018).
Melnikau D., Esteban R., Govyadinov A.A., Savateeva D., Simon T., Sánchez-Iglesias A., Grzelczak M., Schmidt M.K., Urban A.S, Liz-Marzán L.M., Feldmann J., Aizpurua J., Rakovich Y.P.
Linear and Nonlinear Optics of Hybrid Plexitonic Nanosystems. International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), IEEE Xplore, 1 September 2017, 1-5: 8025078 (2017).
Melnikau D., Esteban R., Govyadinov A.A, Savateeva D., Simon T., Sánchez-Iglesias A., Grzelczak M., Schmidt M.K., Urban A.S., Liz-Marzán L.M., Feldmann J., Aizpurua J., Rakovich Y.P.
“Strong Coupling Effects in Hybrid Plexitonic Systems” Third International Conference on Applications of Optics and Photonics: proceedings. SPIE 10453: 2E1-2E6 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория. Приглашенный ученый Демир Хилми Волкан

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО"

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Демир Хилми Волкан

Турция

2021-2023

Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Рогач Андрей

Германия

2018-2020

Лаборатория функциональных алюмосиликатных наноматериалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина»

Нанотехнологии

Москва

Львов Юрий Михайлович

США, Россия

2017-2021