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, а Ракович Ю.П., 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 Раковича Юрия Петровича 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 прошли преддипломную практику на базе ЛГФН, под руководством Раковича Ю.П., 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), Международной конференции Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (Санкт-Петербург, 4-8 июня 2018), VIII Международной конференции по фотонике и информационной оптике (Москва, 23-25 января 2019), VIII Международной молодежной научной школе-конференции «Современные проблемы физики и технологий» (Москва, 15-20 апреля 2019), и 6-ой Международной школе-конференции "Saint-Petersburg OPEN 2019" по Оптоэлектронике, Фотонике, Нано- и Нанобиотехнологиям (Санкт-Петербург, 22-25 апреля 2019). 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 заканчивается 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 Юрия Петровича - 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. 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