Соглашение № 14.616.21.0037 от 21.08.2015г. на период 2015 - 2017 гг.

Приоритетное направление:Индустрия наносистем Программное мероприятие: Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы»

Тема: «Разработка новых оптических сенсоров: от хемосенсорных полупроводниковых гибридов до оптических устройств».

Руководитель проекта: дхн, проф. Федорова Ольга Анатольевна

Постер:

Реферат:

Получатель субсидии:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова Российской Академии наук

Цели и задачи проекта:
Целями настоящей работы является: Создание наноразмерных гетероструктур на основе полупроводниковых оксидов металла. На основе полученного сенсибилизированного нанокристаллического полупроводника разработка новых принципов селективного детектирования опасных продуктов в воздухе при комнатной температуре в условиях светового облучения. Использование гетероструктур в качестве сенсорных компонент оптодов для анализа водных растворов.

Цели и задачи проекта:

Целями настоящей работы является:

Создание наноразмерных гетероструктур на основе полупроводниковых оксидов металла.
На основе полученного сенсибилизированного нанокристаллического полупроводника разработка новых принципов селективного детектирования опасных продуктов в воздухе при комнатной температуре в условиях светового облучения.
Использование гетероструктур в качестве сенсорных компонент оптодов для анализа водных растворов.

Иностранные партнеры:
Партнер 1 – Laboratoire Ondes et Matiere d’Aquitaine, Bordeaux 1 University, UMR CNRS 5798, France; партнер 2 - Organic Chemistry II, University of Siegen, Germany Основной вид деятельности Партнер 1 – физические исследования; партнер 2 – органический синтез, биохимические исследования. Роль в проекте Партнер 1 – фотофизические исследования фотоактивных органических модификаторов, получение наночастиц; партнер 2 - разработка синтеза органических флуоресцентных модификаторов с высокой аффинностью к ДНК.

Иностранные партнеры:

Партнер 1 – Laboratoire Ondes et Matiere d’Aquitaine, Bordeaux 1 University, UMR CNRS 5798, France; партнер 2 - Organic Chemistry II, University of Siegen, Germany Основной вид деятельности Партнер 1 – физические исследования; партнер 2 – органический синтез, биохимические исследования. Роль в проекте Партнер 1 – фотофизические исследования фотоактивных органических модификаторов, получение наночастиц; партнер 2 - разработка синтеза органических флуоресцентных модификаторов с высокой аффинностью к ДНК.

Ожидаемые результаты проекта:
Настоящий проект предполагает разработать методы получения 2-х новых типов композитов. 1. Первый тип включает в себя с одной стороны, металлорганические центры, обеспечивающие селективную чувствительность к молекулам газов, и фоточувствительные органические компоненты, обеспечивающие чувствительность материала к излучению видимого диапазона спектра. Это позволит решить одну из актуальных задач – получение селективных газовых сенсоров, работающих при комнатной температуре. 2. Во втором типе наночастицы будут использованы в качестве платформы, на которой будут расположены флуоресцентные сенсоры на катионы металлов, молекул ДНК. Такой тип материала будет испытан в качестве компонент оптодов для проведения оптического анализа водных растворов солей или биомолекул.

Ожидаемые результаты проекта:

Настоящий проект предполагает разработать методы получения 2-х новых типов композитов. 1. Первый тип включает в себя с одной стороны, металлорганические центры, обеспечивающие селективную чувствительность к молекулам газов, и фоточувствительные органические компоненты, обеспечивающие чувствительность материала к излучению видимого диапазона спектра. Это позволит решить одну из актуальных задач – получение селективных газовых сенсоров, работающих при комнатной температуре. 2. Во втором типе наночастицы будут использованы в качестве платформы, на которой будут расположены флуоресцентные сенсоры на катионы металлов, молекул ДНК. Такой тип материала будет испытан в качестве компонент оптодов для проведения оптического анализа водных растворов солей или биомолекул.

Перспективы практического использования:
Разрабатываемые материалы имеют перспективы применения при создании селективных газовых сенсоров с низким энергопотреблением, обеспечивающих измерение электрического отклика при комнатной температуре в условиях светового облучения маломощным диодом; создании линейки сенсоров для анализа солей металлов для использования в оптоволоконных анализаторах; создании флуоресцентных сенсоров для детекции ДНК при проведении биохимических анализов. Методы получения химически модифицированных нанокристаллических полупроводниковых материалов для селективных газовых и катионных сенсоров и рекомендации по использованию результатов проведенных НИР могут быть использованы при постановке ОКР в организациях МЧС и ФМБА РФ. К разработкам данного проекта проявили интерес для внедрения компания МедЭкоТест (фотометрический анализ солей металлов, Россия) и эксперт в газовом анализе компания Airmotec (Chromatotec group, France).

Перспективы практического использования:

Разрабатываемые материалы имеют перспективы применения при создании селективных газовых сенсоров с низким энергопотреблением, обеспечивающих измерение электрического отклика при комнатной температуре в условиях светового облучения маломощным диодом; создании линейки сенсоров для анализа солей металлов для использования в оптоволоконных анализаторах; создании флуоресцентных сенсоров для детекции ДНК при проведении биохимических анализов. Методы получения химически модифицированных нанокристаллических полупроводниковых материалов для селективных газовых и катионных сенсоров и рекомендации по использованию результатов проведенных НИР могут быть использованы при постановке ОКР в организациях МЧС и ФМБА РФ. К разработкам данного проекта проявили интерес для внедрения компания МедЭкоТест (фотометрический анализ солей металлов, Россия) и эксперт в газовом анализе компания Airmotec (Chromatotec group, France).

Текущие результаты проекта:
1. <Ожидаемые результаты> 1. Синтез и доказательство структуры органических модификаторов 2. Физические (анализ возбужденных состояний) и физико-химические (стационарные оптические, электрохимия) иследования модификаторов для выявления подходящих структур. Осуществлена разработка методов синтеза и наработка органических модификаторов полупроводниковых наночастиц: металлорганические комплексы, комлпексов рутения, производных хинозолиния, производных нафталимидлв. Проведен комплекс физических и физико-химических исследований для определения соединений, пригодных для модификации оксидов олова. Предложена методика ковалентной пришивки органических соединений на поверхность наночастиц оксида олова. Предложены условия физической иммобилизации медь-содержащих комплексов на поверхность наночастиц оксида олова. Обнаружена селективность по отношению к H2S и этанолу полупроводниковых наносенсоров, модифицированных медь-содержащими органическими комплексами.

Текущие результаты проекта:

1. <Ожидаемые результаты>

1. Синтез и доказательство структуры органических модификаторов

2. Физические (анализ возбужденных состояний) и физико-химические (стационарные оптические,
электрохимия) иследования модификаторов для выявления подходящих структур.

Осуществлена разработка методов синтеза и наработка органических модификаторов полупроводниковых наночастиц: металлорганические комплексы, комлпексов рутения, производных хинозолиния, производных нафталимидлв.
Проведен комплекс физических и физико-химических исследований для определения соединений, пригодных для модификации оксидов олова.
Предложена методика ковалентной пришивки органических соединений на поверхность наночастиц оксида олова.
Предложены условия физической иммобилизации медь-содержащих комплексов на поверхность наночастиц оксида олова.
Обнаружена селективность по отношению к H2S и этанолу полупроводниковых наносенсоров, модифицированных медь-содержащими органическими комплексами.