Реферат циклу наукових робіт на здобуття премії Президента України для молодих вчених




Скачати 226.64 Kb.
Дата конвертації18.04.2016
Розмір226.64 Kb.
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Інститут монокристалів НАН України



Реферат
циклу наукових робіт на здобуття премії Президента України

для молодих вчених



Нанодисперсні та наноструктуровані люмінесцентні матеріали

багатоцільового застосування


Гуральчук Гліб Ярославович

кандидат фізико-математичних наук

науковий співробітник

Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України



Ганіна Ірина Ігорівна

молодший науковий співробітник

Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України

Єрмолаєва Юлія Володимирівна

інженер першої категорії

Інституту монокристалів НАН України

Косінова Анна Володимирівна

інженер першої категорії

Інституту монокристалів НАН України
Харків - 2011

Актуальність роботи
Нанодисперсні та наноструктуровані поліфункціональні матеріали займають провідне положення в сучасному матеріалознавстві завдяки своїм унікальним властивостям, які зумовлені дією квантово-розмірного ефекту та проявом розгалуженої поверхні. Основні напрямки розвитку технологій отримання таких наносистем націлені на рішення конкретних завдань, які обумовлені науковими, технічними і медичними потребами в нових матеріалах з необхідними функціональними властивостями. У сучасному застосуванні нанодисперсних матеріалів спостерігається два основних напрямки. В одному з них передбачається подальше отримання наноструктурованих об’ємних зразків на їх основі: композиційних та гібридних плівкових структур, керамік, активованих кристалів тощо для використання у якості сцинтиляторів, люмінесцентних екранів, ефективних джерел світла, перетворювачів частоти та інше. У другому напрямку, навпаки, використовується люмінесценція окремої наноструктури, котра відіграє роль люмінесцентної мітки чи зонду. При цьому дуже важливим є стан поверхні та властивості ізольованої наночастинки.

Нові вимоги до якості активних середовищ у галузях нелінійної оптики, оптоелектроніки та лазерної техніки, обумовили необхідність розробки нових типів люмінесцентних матеріалів із впорядкованою структурою, наприклад, т.з. фотонних кристалів (ФК), в яких проявляється ефект оптичного (дифракційного) посилення світла люмінесценції і властивості яких можна контрольовано змінювати, варіюючи склад, структуру і форму структурних одиниць. Перспективними структурними одиницями люмінесцентних наноструктурованих матеріалів розглядають активовані рідкісноземельними іонами діелектричні оксидні нанокристали заданої структури, морфології та геометричних параметрів. За умови збереження індивідуальних властивостей активованих нанокристалів при їх консолідації, можна створювати матеріали з унікальними властивостями, не притаманними об’ємним аналогам. З точки зору створення нових функціональних матеріалів з високими коефіцієнтами перетворення випромінювання, перспективним напрямком є введення в матрицю традиційних оптичних кристалів KDP органічних (молекулярних) нанокластерів та наночастинок металооксидів, зокрема нанокристалів TiO2 з метою покращення оптичних та нелінійно-оптичних параметрів та надання нових властивостей.

Бурхливий розвиток сучасних діагностичних методів у біологічних дослідженнях та медичній практиці, а також розвиток найсучасніших технологій, які спрямовані на отримання молекулярних зображень, ставлять низку нових принципових вимог до люмінесцентних зондів і міток. До таких нових матеріалів відносять неорганічні наночастинки на основі рідкісноземельних елементів та J-агрегати, що зарекомендували себе як ефективні люмінесцентні зонди для здійснення контролю за функціональнім станом клітин.

Звертаючи увагу на вищесказане можна зазначити, що на даний час актуальним є пошук та розробка методів синтезу, які дозволять отримувати нанодисперсні та наноструктуровані органічні та неорганічні матеріали необхідного розміру з заданою дисперсією, контрольованої форми; а також вивчення оптичних та люмінесцентних властивостей таких систем та шляхів їх керування для подальшого застосування в техніці та новітніх технологіях в медицині.


Мета циклу наукових робіт
Розробка технологій створення нових нанодисперсних та наноструктурованих люмінесцентних матеріалів (молекулярні нанокластери, неорганічні нанокристали та об'ємні структуровані матеріали на їх основі, кристали KDP з інкорпорованими нанокристалами та органічними молекулами) і дослідження їх структурних, оптичних та люмінесцентних властивостей для застосування у фотоніці, оптоелектроніці, а також у медицині для люмінесцентної візуалізації біологічних об’єктів.

Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі основні задачі:



  • розробити технології отримання нанорозмірних і наностуктурованих систем (J-агрегати поліметинових барвників, оксидні неорганічні нанокристали, монокристали KDP, доповані наночастинками TiO2 та органічними молекулами);

  • дослідити мікро та макроструктуру синтезованих систем, особливості фазоутворення, спрямованої кристалізації, самоорганізації в процесі синтезу;

  • дослідити оптичні та люмінесцентні властивості синтезованих матеріалів та розробити технологічні засоби ефективного керування їх властивостями;

  • провести апробацію отриманих наноструктурованих зразків у якості перспективних матеріалів для створення ефективних світловипромінювачів зі спрямованим розповсюдженням світла, перетворювачів випромінювання, сцинтиляторів, люмінесцентних екранів та для візуалізації біологічних об’єктів.


Структура циклу
У поданому циклі наведені результати теоретичних та експериментальних досліджень особливостей створення нанодисперсних та наноструктурованих матеріалів різної будови та хімічного складу (молекулярні нанокластери, неорганічні нанокристали та композиційні матеріали), їх структури, фазового складу, оптичних люмінесцентних властивостей, приклади практичного застосування.

Цикл наукових робіт виконувався протягом 2006-2009 років в Інституті монокристалів НАН України та Інституті сцинтиляційних матеріалів НАН України. Цикл складається з 33 публікації у фахових наукових виданнях. До цього циклу входять 17 статей у вітчизняних, 13 у міжнародних журналах, 3 патенти України, а також 47 тез доповідей у збірниках матеріалів конференцій, що вийшли друком з 2006 по 2009 роки. Кількість реферованих публікацій, що містяться в базі даних SCOPUS, складає 13, а загальний індекс їх цитування — 23, сумарний імпакт-фактор наукових робіт сягає 22,477.

Авторами циклу Гуральчуком Г.Я., Ганіною І.І., Єрмолаєвою Ю.В. та Косіновою А.В. досліджено особливості синтезу та вирощування нанодисперсних та наноструктурованих матеріалів [3,6,7,11-13,15,16,19-24,26-29], визначена їх структура та механічні властивості [5,9-11,14,17,20,23,24,26,28,29,33]. Вивчено оптичні та люмінесцентні властивості отриманих об’єктів [1-4,6,10,12,13,15,18,20,22,25,30-32] та показано, що кристали KDP:TiO2 придатні в якості ефективних перетворювачів частоти лазерного випромінювання[16,33], неорганічні та органічні, прості та комбіновані наночастинки можуть бути використані як структурні одиниці консолідованих матеріалів [11,20-24,29,32] та як зонди [3,4,7,8,28].

Усі основні результати циклу робіт одержані вперше, є оригінальними і надруковані в провідних наукових виданнях, доповідались на вітчизняних та міжнародних наукових конференціях (НКРК-2008, Росія, E-MRS-2008, Poland, SPIE-2008, UK, ICL’08, France, IWASOM’08, Poland, Symposium of Nanoscience and Nanotechnology 2008, Germany, LUMDETR-2009, Poland та ін.).

Об'єм поданих наукових праць циклу становить друкованих сторінок.
Основні результати
Синтез нанодисперсних та наностуктрованих матеріалів та дослідження їх морфології, структури та фазового складу

Використання комплексу «м'яких» розчинних методів синтезу обраних об’єктів (J-агрегати, оксидні неорганічні нанокристали, що активовані рідкісноземельними елементами, кристали KDP, що містять нанокристали TiO2 та органічні молекули) дозволило розробити технології отримання наноматеріалів з контрольованим набором морфологічних та структурних параметрів та необхідними функціональними властивостями.

Молекулярні нанокластери утворювалися в водних розчинах за допомогою ефекту самоорганізації, що дозволяє маніпулювати на атомному рівні молекулярними об’єктами для створення нанокластерів з спеціальними люмінесцентними властивостями. В якості м

Рис. 1. Флуоресцентне зображення J-агрегатів PIC

(масштаб = 5 мкм);


олекулярних наносистем, котрі виникають внаслідок самоорганізації було обрано наступні об’єкти – J-агрегати (високо впорядковані з трансляційною симетрією молекулярні асоціати) поліметинового барвника 1,1’-диетил-2,2’-цианін йодид (PIC, pseudoisocyanine), окремі і в ансамблі; а також поліметинового барвника 3,3’-диметил-9-(2-тіенил)-трикарбоцианін йодид (L-21, Cyan-Th). J-агрегати отримували шляхом витримки розчину впродовж 6 годин після чого спостерігалося поява окремих люмінесцюючих «ниток», а після 24 годинного витримування флуоресцентне зображення розчину виявляла окремі люмінесцюючі нитки діаметром менш ніж 1 мкм та довжиною декілька сотень мкм (Рис.1). Ми вважаємо, що ці нитки є пучками волокон, які збільшились у розмірі за рахунок подальшого приєднання окремих волокон унаслідок низької розчинності PIC у воді.



Рис. 2. Електронно-мікроскопіч-ний знімок синтезованих нанокристалів Eu2O3.
Для синтезу активованих неорганічних нанокристалів було залучено та адаптовано декілька підходів: "золь-гель" технологія, темплатний синтез, методи "зворотних міцел" і "гарячих координуючих розчинників", а також методи самоорганізації для консолідації отриманих дисперсних систем у об'ємні зразки. В кожному з методів створено експериментальні стенди, які забезпечували повний технологічний ланцюг для отримання кінцевого продукту, тобто порошку або колоїдного розчину активованих нанокристалів.

При виконанні роботи "золь-гель" методом було синтезовано наступні нанопорошки: Y2O3:Pr3+; Y2SiO5:Pr3+; Lu2SiO5:Ce3+; Lu2SiO5:Ce3+,Dy3+; Lu2SiO5:Ce3+,Yb3+, Lu2O3:Eu3+. У кожній окремій системі було підібране оптимальне співвідношення початкових компонентів для отримання 100% кристалічної фази (особливо актуально для силікатних нанокристалів). Вивчення режимів відпалу дозволило корегувати розмір частинок: фінальний відпал при 1100С протягом 4 годин дає середній розмір частинок 50±10 нм, а при 1100С протягом 2 годин нанокристали мають середній розмір 5±2 нм. Це також підтверджують результати рентгено-структурного аналізу. "Мікроемульсійним" методом отримували наночастинки типу Re2O3:Re3+ сферичної форми з мінімальною дисперсією за розміром, що важливо при одержання плівкових сцинтиляторів на основі цих люмінофорів. Методом "гарячих координуючих розчинників" одержували прозорі колоїдні розчини нанокристалів оксиду європію Eu2O3 з контрольованім розміром частинок у діапазоні 20-60 нм (Рис. 2). Золь-гель технологією з подальшою низькотемпературною кристалізацією (500-700ºС) отримано слабоагломеровані нанопорошки подвійних оксидів рідкісноземельних елементів на прикладі Lu2O3:Eu3+, які складаються зі сферичних монодисперсних частинок контрольованого діаметру (50-250 нм) з дисперсією по розмірах менш ніж 10% для кожного діаметру. Отримані монофазні кристалічні частинки є нанопористими з залишковою пористістю близько 20%, що дозволяє їх віднести до нового типу мезопористих матеріалів з контрольованим розміром пор 5-15 нм. Одержані нанопорошки з точки зору їх гранулометричного складу і можливості направленого модифікування поверхні і пор частинок розглядаються як якісно новий, перспективний матеріал для застосування в металургії, хімічної промисловості, енергетиці тощо.

Розроблено унікальну технологію отримання cферичних комбінованих гетерочастинок типу «ядро-оболонка» складів SiO2/Lu2O3:Eu3+, SiO2/Lu2SiO5:Eu3+, SiO2/ZnO, SiO2/PbS у вигляді слабоагломерованих монодисперсних порошків (рис. 3) та н

а)

б)

Рис. 3. Електронно-мікрос-копічні зображення гетеро-частинок "ядро SiO2/обо-лонка Lu2O3:Eu3+" (а), гісто-грама розподілу по розмі-рам гетерочастинок (б).

аноструктурованих матеріалів зі структурою штучного опалу. Сфера діоксиду кремнію SiO2 з одного боку є каркасом, що визначає форму, розмір та дисперсію по розмірах гетерочастинок "ядро SiO2/оболонка", а з другого – темплатою з поверхнею великої кривини, що є частиною термодинамічної системи під час синтезу та впливає на процеси фазоутворення та морфологію сформованих на її поверхні наношарів. Для визначення структурно-фазових перетворень в процесі термічного відпалу отриманих нанопорошків був використаний комплекс сучасних фізичних методів дослідження (електрона мікроскопія, рентгенофазовий аналіз, рентгенівська фотоелектрона, інфрачервона та оптична спектроскопії, електронний парамагнітний резонанс). Розроблено технологію темплатного вирощування нанокристалічних шарів Lu2O3:Eu3+ на поверхнях сфер кремнезему в об’ємі штучного опалу. Оптимізовано структурно-фазовий склад наношарів. Методом структурного дизайну монорозмірних сфер, що забезпечує варіювання їх діаметрів в інтервалі 250-400 нм з точністю не менш 10%, здійснено підстроювання ширини фотонної стор-зони опалу під спектр випромінювання європію (лінію 615 нм переходу 5D0-7F2). Результатом проведеної розробки є одержання нового люмінесцентного матеріалу з функціями фотонного кристалу.

Д


а)

б)

в)

Рис. 4. Кристал KDP:ХО (СХО=0,4 мас.% у розчині) (а); кристал KDP:Urea (СUrea= 4 мас. % у розчині) (б); кристал KDP:TiO2TiO2 = 10-4 мас. % у розчині) (в).



оповані монокристали KDP (KDP:Urea, KDP:ХО, KDP:TiO2) було отримано кристалізацією з водних розчинів методом зниження температури на точковій затравці. Температура насичення початкового розчину складала 50 ºС, рН=4,1. Кристали, котрі доповані органічними молекулами карбаміда (CO(NH2)2) та барвника ксиленолового помаранчевого (ХО) – 3,3'-біс[ди-(карбоксіметил)-амінометил]-о-крезолсульфофталеїн, вирощувались при пересиченні  ~ 2 %, що забезпечувало швидкість росту ~ 4 мм/добу. Концентрація карбаміду в початковому розчині складала 0,3; 2; 4; 9 і 17 мас. %. Концентрація барвника ХО в початковому розчині варіювалася від 3∙10-3 мас. % до 0,4 мас. %. Для вирощування монокристалів KDP, що містять наночастинки TiO2, було використано нанокристали TiO2 розміром 15 нм, які отримані методом осадження. Варіювання умов кристалізації: пересичення (від 0,5 до 3,5 %), гідродинамічних умов (швидкість перемішування розчину – 38 и 76 об/хв) і способів введення наночастинок у розчин дозволило адаптувати відомий метод вирощування водорозчинних кристалів для отримання нових середовищ на основі матриці KDP з інкорпорованими наночастинками. Експериментально визначено оптимальні умови кристалізації, що забезпечують отримання композитного матеріалу KDP:TiO2 із впорядкованим розподілом наночастинок в об'ємі матриці: пересичення – 1 %, швидкість перемішування – 76 об/хв, введення наночастинок у розчин у вигляді суспензії при температурі на 5-10 ºС вище за температуру насичення. Аналіз характеру входження наночастинок TiO2 в матрицю KDP показав, що вони захоплюються переважно пірамідальними секторами росту кристаллу.

Ф

а)

б)

Рис. 5 Мікрознімок поверхні фотонного кристалу SiO2/(Lu1-xEux)2O3 (а), 1 – кутова залежність положення стоп-зони фотонного кристалу з діаметром сфер ~300 нм; 2 - кутова залежність інтенсивності максимуму люмінесценції при 615 нм (перехід 5D0 - 7F2) фотонних кристалів з діаметром сфер 300 нм. Пунктир - положення максимуму люминесценції стандартного люмінофору (Lu1-xEux)2O3.


ункціональні властивості отриманих наноструктурованих матеріалів

О




Рис. 6. Спектри збудження (1) і фотолюмінесценції (2-5) відпалених кристалів KDP:ХО при різних довжинах хвиль. збудження.
дним із прикладів практичного використання нанопорошків з монодисперсних сферичних гетерочастинок «ядро-оболонка» складу «SiO2/ рідкісноземельний оксид» є отримання об'ємних наноструктурованих люмінесцентних матеріалів з функціями фотонного кристалу. В роботі методом спрямованого темплатного вирощування наношарів твердих розчинів рідкісноземельних оксидів на поверхні сфер діоксиду кремнію в об’ємі опалової матриці отримано новий композиційний активний фотонний кристал типу "ядро SiO2/оболонка (Lu1-xEux)2O3", товщина наношарів (Lu1-xEux)2O3 становила близько 20 нм, яка є оптимальною для формування кристалічної структури високої якості та отримання ефективної люмінесценції (рис. 5а). Показано, що отриманий матеріал проявляє фотонні властивості, а саме при умовах високого ступеню періодичності структури та узгодження довжини хвилі емісії Eu3+макс=615 нм) з періодом опалової матриці (D(SiO2 сфер)=300±15 нм) структура не може розповсюджувати світло в напрямках, для яких спектральне положення стоп-зони та максимуму люмінесценції співпадає, що обумовлене дифракційним відбиттям на періодичній структурі фотонного кристалу (рис.5б). Іншими словами, наноструктурована опалова матриця може підсилювати світло люмінесценції наношарів люмінофору (що рівномірно розподілені в її об’ємі) з енергією фотона, що відповідає енергії краю стоп-зони для даного напрямку. Цей ефект може бути використаний для створення ефективних лазерів з розподіленим зворотнім трьохмірним зв’язком, оптичних комутаторів, підсилювачів для ліній волоконного зв’язку тощо.

В



Рис. 7. Ефективність генерації другої гармоніки кристалів KDP і KDP:TiO2TiO2=10-5 мас. %).
кристалах KDP з інкорпорованими молекулами барвника ХО встановлено наявність дихроїзму, обумовленого орієнтаційним впорядкуванням молекул барвника в шарах росту кристала. Проаналізовано вплив відпалу на інкорпоровані молекули барвника. Показано, що відпал допованих зразків до 150 °С не супроводжується деструкцією барвника. В кристалах KDP:ХО спостерігається люмінесценція на λмакс=588 нм (рис. 6). Встановлено, що центром, відповідальним за фотолюмінесценцію, є форма барвника H2XO4-. Відпал кристалів KDP:ХО дозволяє збільшити ефективність фотолюмінесцентного відгуку внаслідок зміни молекулярної форми барвника H3XO3- → H2XO4-.

В



Рис. 8. Люмінесценція в SiO2-мат-

риці з нанокристалами СePO4:Tb3+

впродовж збуджуючого лазерного

променя (Т = 300 К, λзб = 325 нм).




а)

б)
Рис. 9. Культури клітин міченні нанокристалами Eu2O3 при збудженні 488 нм (а) і 395 нм (б).
результаті вимірювання ефективності генерації другої гармоніки (ГДГ) в пікосекундному діапазоні тривалостей імпульсів (42 пс) на тонких (~0,8 мм) і товстих зрізах (10 мм) кристалів KDP і KDP:TiO2, вирізаних під кутом синхронізму встановлено, що в тонких зрізах кристалів KDP:TiO2 ефективність ГДГ знаходиться на рівні з чистим кристалом (рис. 7), у той час як в товстих зразках KDP:TiO2 з концентрацією наночастинок 10-5 мас. % отримано зростання ефективності ГДГ на ~ 15 % відносно чистого KDP, что обумовлено суперпозицією кубічного нелінійно-оптичного відгуку наночастинок TiO2 і квадратичного відгуку матриці KDP.

У роботах показано, що люмінофори на основі активованих нанокристалів оксиортосилікату лютецію Lu2SiO5:Ce3+ Lu2SiO5:Ce3+,Dy3+, Lu2SiO5:Ce3+,Yb3+ мають високий світловій вихід, невелику дисперсію по розмірах частинок, керовану величину післясвітіння. Це дозволило розробити методи отримання плівкових сцинтиляторів для сучасних систем реєстрації та візуалізації іонізувальних випромінювань, там де потрібне високе просторове та часове розділення. А можливість управління післясвітінням таких нанокристалічних люмінофорів дозволить розширити область їх застосування, наприклад, у дозиметрії та у плівкових скануючих системах.

В

Рис. 10 Модель структури

J-агрегатів барвника Cyan-Th, що утворений у малій борозенці подвійній спіралі ДНК.

якості сцинтиляторів і люмінесцентних екранів великої площини пропонується використовувати SiO2-матриці, котрі наповнені нанокристалами активованими рідкісноземельними елементами. Для отримання найбільш оптично досконалих зразків люмінесцентної склокераміки використовували водні колоїдні розчини нанокристалів ортофосфату церію, активованого тербієм СePO4:Tb3+ (20 мол.%) (рис. 8) та ортофосфату лантану, активованого європієм LaPO4:Eu3+ (20 мол.%), розміри наночастинок близько 5 нм тоді як діаметр пор дорівнював 10 нм, таке співвідношення розмірів забезпечує рівномірне розподілення частинок по об’єму SiO2-матриц. Введення нанокристалів, що активовані рідкісноземельними іонами, дозволяє підвищити ефективну концентрацію домішковіх іонів. Нанокристали Eu2O3 та люмінесцюючі органічні нанокластери (J-агрегати) були запропоновані як ефективні нанозонди для люмінесцентної візуалізації біологічних об’єктів (наприклад, рис. 9). Аналіз взаємодії наночастинок Eu2O3 та J-агрегатів с ДНК методом переходу "спіраль-клубок", показали, що присутній ефект термостабілізації нативної структури ДНК такими нанозондами, а саме має місце суттєве зростання температури плавлення ДНК при дослідженні розчинів ДНК, які містять ці нанокластери. На підставі отриманих результатів запропонована модель взаємодії ДНК з нанокристалами на основі оксидів рідкісноземельних елементів. А також запропоновано застосування J-агрегатів Cyan-Th у якості люмінесцентного зонду для детекції НК (рис.10).


Практична значимість

У рамках даного циклу робіт проведено впровадження розробок у дослідних виробництвах та наукових установах та отримано наступні акти, що є додатками роботи:

– акт використання технології отримання порошків із сферичних комбінованих частинок зі структурою «ядро SiO2/оболонка (Lu1-xEux)2O3 (х=0,07)» в науково–дослідному виробництві материалів для фотоніки Інституту фізики твердого тіла РАН, м. Чорноголовка, Росія для виготовлення фотонних кристалів;

– акт використання наукової розробки, де наночастинки Eu2O3 з розміром 18-20 нм використовуються для моніторингу функціонального стану клітини в Інституті проблем кріобіології та кріомедицини НАН України, м. Харків;

– акт впровадження в дослідне виробництво Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. Харків способу синтезу шихти складу Lu2SiO5:Ce,Yb для отримання сцинтиляційних матеріалів;

– акт випробування фотонного кристалу на основі сферичних комбінованих частинок типу «ядро SiO2/оболонка (Lu1-xEux)2O3 (х=0,07)» в Інституті проблем технології мікроелектроніки РАН, м. Чорноголовка, Росія.



Висновки


  1. Розроблено технології отримання нових нанодисперсних матеріалів у вигляді слабоагломерованих порошків з монодисперсних неорганічних нанокристалів Y2O3:Pr3+; Y2SiO5:Pr3+; Lu2SiO5:Ce3+; Lu2SiO5:Ce3+,Dy3+; Lu2SiO5:Ce3+,Yb3+, Sr2CeO4:Eu3+, Lu2O3:Eu3+ контрольованої морфології, структури та розмірів та комбінованих гетерочастинок «ядро-оболонка» SiO2/Lu2O3:Eu3+, SiO2/Lu2SiO5:Eu3+, SiO2/ZnO, SiO2/PbS.

  2. Досліджено умови отримання J-агрегатів поліметинових барвників PIC та Cyan-Th (витримка розчину впродовж певного терміну часу, додавання електролітів, поверхнево-активних речовин, нуклеїнових кислот) в водних розчинах на їх мікроструктуру та спектрально-люмінесцентних властивості.

  3. Розроблено технологію темплатного вирощування нанокристалічних шарів подвійних рідкоземельних оксидів (на прикладі Lu2O3:Eu3+) на поверхнях сфер кремнезему в об’ємі штучного опалу, в результаті чого отримано новий люмінесцентний матеріал з функціями фотонного кристалу.

  4. Отримано нові нелінійно-оптичні матеріали на основі діелектричної матриці KDP з інкорпорованими наночастинками та органічними молекулами, перспективні для створення на їх основі активних лазерних середовищ та придатні в якості ефективних перетворювачів лазерного випромінювання нано- та пікосекундного діапазону.

  5. Розроблені нанодисперсні системи на основі наночастинок (Lu2SiO5:Ce3+,Yb3+, SiO2/Lu2O3:Eu3+, Eu2O3) впроваджені у науково-дослідні виробництва як нові ефективні оптичні матеріали та зонди для люмінесцентної візуалізації біологічних об’єктів.


Перелік публікацій циклу наукових робіт
1. Optical properties of CdS and PbS nanocrystals, adsorbed on silica nanoparticles / Yu.V. Yermolayeva, N.А. Matveevskaya, V.P. Semynozhenko, А.V. Tolmachev // Functional materials. – 2006. – v13, №4. – P. 657-661.

2. Аномалии концентрационного тушения люминесценции активированных нанокристаллов Y2SiO5:Pr3+ / И. И. Ганина, Н. В. Знаменский, Ю. В. Малюкин [и др.] // Письма в ЖЭТФ.– 2006. – Т. 84, № 4. – С. 212 – 216.

3. Specificity of cyanine dye L-21 aggregation in solutions with nucleic acids / G.Ya. Guralchuk, A.V. Sorokin, I.K. Katrunov, S.L. Yefimova, A.N. Lebedenko, Yu.V. Malyukin, S.M. Yarmoluk // Journal of Fluorescence. – 2007. – v.17, № 4. – P. 370-376.

4. Strong enhancement of cyanine dye aggregation by a cationic surfactant / G.Ya. Guralchuk, I.K. Katrunov, R.S. Grynyov, A.V. Sorokin, S.L. Yefimova, Yu.V. Malyukin, S.M. Yarmoluk // Functional Materials – 2007. – v.14, № 2. – P. 228-232.

5. Growth and characterization of Urea-doped KDPcrystals / I. Pritula, A. Kosinova, M. Kolybayeva, V. Puzikov, S. Bondarenko, V. Tkachenko, V. Tsurikov, O. Fesenko // Functional materials. – 2007. – v14, №3. – P. 295-301.

6. Control of energy storage of Lu2SiO5:Ce3+ nanocrystals by coactivation / A.A.Masalov, O.G.Vyagin, I.I.Ganina, Yu.N.Velikhov, Yu.V.Malyukin // Functional Materials. – 2007. – v. 14, № 3. – P. 313-316.

7. Активированные нанокристаллы в сцинтилляционной технике / И. И. Ганина, А. А. Масалов, О.Г. Вягин, Ю. В. Малюкин// Сцинтилляционные материалы : збірник статей. – Харків: Інститут монокристалів - 2007. – с. 48 – 76.

8. Применение агрегатов цианиновых красителей для детекции нуклеиновых кислот / Г.Я. Гуральчук, Р.С. Гринёв, И.К. Катрунов, А.В. Сорокин, С.Л. Ефимова, Ю.В. Малюкин, С.М. Ярмолюк // Биофиз. вестник. – 2007. – в.18, № 1. – P. 102-107.

9. Морфология нанокристаллических покрытий Lu2О3 на сферических частицах кремнезема / Ю.В. Ермолаева, М.В. Добротворская, В.Л. Карбовский, Т.И. Коршикова, А.В. Толмачев // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2008. – т.6, вип.3. – C. 829–838

10. Optical, structural and microhardness proerties of KDP crystals grown from urea-doped solutions / I. Pritula, A. Kosinova, M. Kolybayeva, V. Puzikov, S. Bondarenko, V. Tkachenko, V. Tsurikov and O. Fesenko // Materials Research bulletin. – 2008. – №43. – P. 2778-2789.

11. Наноразмерные гетероструктуры «ядро-оболочка» на основе кремнезема. Достижения и перспективы / Ю.В.Ермолаева, Н.А.Матвеевская, А.В.Толмачев // Кристаллические материалы для фотоники. Под ред. В.М. Пузикова - Харьков: НТК «Институт монокристаллов». – 2008. – C. 312 – 375.

12. Одержання та дослідження оптичних властивостей гетеронаночастинок «ядро-оболонка» SiО2/PbS / Ю. Єрмолаєва, Н. Матвєєвська, О. Толмачов // ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ. Серія фізична. – 2008. – Вип.41. – С. 158-164.

13. Anomalous surfactant-induced enhancement of luminescence quantum yield of cyanine dye J-aggregates / G.Ya. Guralchuk, I.K. Katrunov, R.S. Grynyov, A.V. Sorokin, S.L. Yefimova, I.A. Borovoy, Yu.V. Malyukin // J. Phys. Chem. C. – 2008. – v.112, № 38. – P. 14762-14768.

14. Влияние гидрофобности на взаимодействие органических молекул в “наноконтейнере” мицеллы поверхностно-активного вещества / Ефимова С.Л., Гуральчук Г.Я., Сорокин А.В., Малюкин Ю.В., Боровой И.А., Лубяная А.С. // ЖПС. – 2008. – т.75, №5. – С. 646-652.

15. Squaraine dye as an exciton trap for cyanine J-aggregates in a solution / R.S. Grynyov, A.V. Sorokin, G.Ya. Guralchuk, S.L. Yefimova, I.A. Borovoy, Yu.V. Malyukin // J. Phys. Chem. C. – 2008. – v.112, № 51. – P. 20458–20462.

16. Growth and characterization of KH2PO4 single crystals doped with TiO2 nanocrystals/I. Pritula, V. Gayvoronsky, M. Kopylovsky, M. Kolybaeva, V. Puzikov, A. Kosinova, V. Tkachenko, T. Konstantinina, V.Pogibko//Functional Materials. – 2008. – v. 15, № 3. – P. 420-428.

17. Comparison of two polymethine dyes used as exciton traps for amphi-PIC J-aggregates/ R.S. Grynyov, A.V. Sorokin, G.Ya. Guralchuk, S.L. Yefimova, I.A. Borovoy, Yu.V. Malyukin // Functional Materials. – 2008. – v.15, № 4. – P. 475-480.

18. The effect of thermal annealing on linear and nonlinear optical response of dyed KDP crystals / I. Pritula, V. Gayvoronsky, Yu. Gromov, M. Kopylovsky, M. Kolybaeva, V. Puzikov, A. Kosinova // Functional Materials. – 2008. – v.15, № 4. – P. 561-568.

19. Патент на винахід №83773 України МПК В82В 3/00, С30В 28/00 «Спосіб одержання наноструктур на основі нанотемплати з діоксиду кремнію» авторів Матвеєвської Н.А., Толмачова О.В., Єрмолаєвої Ю.В., Семиноженка В.П., Номер заявки а 2007 05872, Дата подання заявки – 29.05.2007, дата публікації – 11.08.2008, Бюл. №15.

20. Золь-гель-SiO2-матрицы, легированные люминесцентными материалами / И. И. Ганина, В. К. Клочков, Ю.Н. Велихов, Ю. В. Малюкин // Наноструктурное материаловедение. – 2009. – № 1. – С. 19 – 23.

21. Controlled growth of ZnO nanocrystals on the surface of SiO2 spheres/Yu.V.Yermolayeva, Yu.N.Savin, A.V.Tolmachev // Solid State Phenomena. – 2009. – Vol. 151. – P. 264 – 268.

22. Влияние соактивирования ионами Dy3+ и Yb3+ на эффективность запасания энергии в кристаллах Lu2SiO5:Ce3+ /Вягин О.Г., Масалов А.А., Ганина И.И., Малюкин Ю.В. // ПЖТФ. – 2009. – т.35, в. 4. – С.7-13.

23. Пат. 87767 України, МНК51 С 09К G01Т 1/20. Наноструктурні люмінофори на основі ортосилікату лютецію активованого рідкісноземельними елементами та плівкові сцинтиляторі на їх основі / І.І. Ганіна, О.Г. Вягін, А.А. Масалов, Ю.Н. Веліхов, Ю.В. Малюкін. ; власник Інститут сцинтиляційних матеріалів. – № а200800314,заявл. 08.01.08 ; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15.

24. Spherical core-shell structured nanophosphors on the basis of europium-doped lutetium compounds/Yu.Yermolayeva, A. Tolmachev, T. Korshikova, R.Yavetskiy, M. Dobrotvorskaya, N.I.Danylenko, D.S. Sofronov//Nanotechnology. – 2009. – V. 20, № 32. – P 325601.

25. Особенности квантово-размерных эффектов в нанокристаллах PbS на поверхности коллоидных частиц SiO2 / Ермолаева Ю.В., Матвеевская Н.А., Толмачев А.В. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2009. – №11. – C. 40-44.

26. 2D структуры на основе ансамблей монодисперсных нанокристаллов золота / Н.А. Матвеевская, Ю.В. Ермолаева, Ю.И. Пазюра, Ю.Н. Саввин, А.В. Толмачев // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. – 2009. – т.7, вып. 2. – C.517-527.

27. Spherical phosphors Lu2O3:Eu coated with silica shells / Yu.V. Yermolayeva // Functional Materials. – 2009. – v. 16, № 4. – P.508-512.

28. Effects of surfactants on the molecular aggregation of squaraine dye SQ-2Me in aqueous solutions / S.L. Yefimova, G.Ya. Guralchuk, A.S. Lebed, A.V. Sorokin, Yu.V. Malyukin, I.Yu. Kurilchenko // Functional Materials. – 2009. – v. 16, № 4. – P. 460-465.

29. Synthesis of SiO2 matrices doped with some inorganic compounds / T.A. Blank, I.I. Ganina, Yu. V. Malyukin, L. P. Eksperiandova // Functional Materials. – 2009. – v. 16, № 4. – P. 517-519.

30. Linear and nonlinear optical properties of dye-doped KDP crystals: effect of thermal treatment // I. Pritula, V. Gayvoronsky, Yu. Gromov, M. Kopylovsky, M. Kolybaeva, V. Puzikov, A. Kosinova, Yu. Savvin, Yu. Velikhov, A. Levchenko // Optics Communications. – 2009. – № 282. – P. 1141-1147.

31. Strong quenching of praseodymium f–f luminescence induced by a surface of Y2SiO5:Pr3+ nanocrystal / I. Ganina, A. Masalov, Yu. Malyukin [et al.] // Journal of Luminescence. – 2009. – № 129. – Р. 1695–1697.

32. Mechanism of energy transfer in Sr2CeO4:Eu3+ phosphor / A.A.Masalov, O.G.Vyagin, I.I.Ganina, Yu.V.Malyukin // Optical Materials. – 2009. – № 31. – P. 1808-1810.



33. Патент Украины № 49798 на полезную модель, МПК С30В 7/00, G02F 1/35 «Нелинейно-оптический материал на основе монокристаллического KDP», авторов Косиновой А.В., Притулы И.М., Колыбаевой М.И., Пузикова В.М., Копыловского М.А., Гайворонского В.Я., заявлено 26.11.09, з.№ u200912175, опубл. 11.05.2010, бюл. № 9/2010.


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка