small isc logo

Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко

Национальной академии наук Украины
(официальный сайт)

Лаборатория фотоники оксидных наносистем

 smirn

 

 

Заведующий лабораторией

Смирнова Наталья Петровна

кандидат химических наук,

старший научный сотрудник

 

Телефон: + 380 44 422-96-98

Факс: + 380 44 424-35-67

E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. ;

 

В лаборатории работает 9 специалистов, в том числе 1 доктор, 8 кандидатов наук, 1 докторант и 1 аспирант.  Сотрудниками подразделения опубликованы отдельные главы в 5 коллективных монографиях, 250 научных статей, получены 5 патентов на изобретения, защищены 6 кандидатских диссертаций.

 

Направления исследований

Синтез и исследование структуры, химии поверхности, фотоэлектрохимических и фотокаталитических свойств мезопористых пленок на основе оксидов элементов IV группы и смешанных оксидных систем

Изучение механизмов фотоиндуцированных процессов переноса электрона, протона и энергии в поверхностном слое полупроводниковых композитов и при окислительно-восстановительных преобразованиях органических и неорганических соединений

Разработка технологии новых наноразмерных антимикробных материалов широкого спектра действия и конъюгированных нанобиотехнологичных противоопухолевых препаратов с низкой токсичностью на основе наночастиц серебра, золота, меди в коллоидах и суспензиях дисперсного кремнезема

Изучение реакций фоторазложения органических соединений (канцерогенные полиацены, красители, антибиотики) и в газовой фазе (спирты, кетоны), фотовосстановление неорганических токсических ионов (Cr(VI), Hg(II), Cu(II)).

Исследование механизма взаимодействия УФ-облучения с поверхностью адсорбентов, процессов переноса электрона, протона и энергии возбуждения между адсорбированными органическими соединениями и активными центрами твердого тела - кремнезема, диоксида титана, бинарных оксидных систем, синтез и свойства наноразмерных частиц металлов.

Синтез и исследование физико-химических свойств смешанных оксидов и слоистых двойных гидроксидов; создание фотокатализаторов на их основе.

Исследование состояния инкорпорированных ионов переходных и редкоземельных металлов в неорганических матрицах (гелевом стекле и боратах) методами стационарной и кинетической фото- и радиолюминесценции, оптического поглощения и ЭПР.

Практическая направленность работ связана с разработкой наноматериалов, которые имеют перспективу использования как фотокатализаторы, электроды для электрохимических сенсоров, самоочищающиеся супергидрофильные поверхности, орнаментальные покрытия, оптические элементы в устройствах для записи информации, подложки для МАЛДИ, ИК-, Рамановской флуоресцентной спектроскопии, биосенсоры, антимикробные покрытия, бактерицидные среды, системы для диагностики и противоопухолевые препараты.

 

Основные результаты за последние годы

Разработаны методы низкотемпературного золь-гель синтеза пористых наноразмерных полупроводниковых оптически прозрачных, химически и термически стабильных пленок на основе диоксида титана и его бинарных композиций с оксидами кремния, железа, циркония, цинка путем совместного гидролиза соответствующих алкоксидов в присутствии темплатных агентов. Структурные и оптические свойства пленок охарактеризованы методами СЕМ, АФМ, малоугловой дифракции рентгеновских лучей, электронной спектроскопии и адсорбции-десорбции гексана.

Показано, что введение оксидов Zr и Si в структуру ТіО2 на стадии золь-гель синтеза улучшает термическую стойкость, замедляет спекание пленок и стабилизирует нанокристаллическую структуру с развитой пористостью. Каталитическая активность мезопористых пленок TiO2 и TiO2/ZrO2 в процессе фотоокисления паров этанола увеличивается с ростом удельной поверхности и кислотности поверхности образцов. Увеличение фотокаталитической активности цирконийсодержащих пленок по сравнению с немодифицированным TiO2 происходит вследствие анодного смещения потенциала (положения) валентной зоны (установлено из прямых фотоэлектрохимических исследований).

Предложена методика получения наночастиц Ag/Au с использованием триптофана (Trp) в качестве восстановителя и стабилизатора наночастиц. Показано, что синтезированные Ag/Au/Trp наночастицы (5-15нмразмером) формируют стабильные агрегаты со средним размером 370-450 нм. Установлено, что Ag/Au/Trp наночастицы in vivo проявляют низкую гепатотоксичность и нефротоксичность.

Растворы коллоидного наноразмерного серебра, гетерогенной системы Ag/SiO2 и биметаллические наночастицы Ag/Au, синтезированные фотохимическим способом, в коллоидных растворах и пористых пленках кремнезема в форме сплава и структур ядро/оболочка демонстрируют высокую антимикробную активность по отношению к ряду микроорганизмов, присутствующих в помещениях больниц, и сохраняют стабильность в течение нескольких месяцев.

Доказана возможность инкапсулирования наночастиц золота, серебра и меди с помощью триптофана в растворах и на поверхности дисперсного кремнезема. Аминокислота выполняет двойную функцию – эффективного восстановителя ионов золота и стабилизатора наночастиц Au. Ионы серебра и меди восстанавливаются до нейтрального состояния с помощью химических восстановителей, после чего молекулы триптофана стабилизируют полученные наночастицы, адсорбируясь на их поверхности. Обнаружен эффект гигантского комбинационного рассеяния света триптофаном вблизи наночастиц меди в кремнеземных композитах и тушения флуоресценции. Доказан химический механизм гигантского усиления ряда колебаний молекул триптофана благодаря образованию донорно-акцепторного комплекса и координации молекул к наночастицам через карбокси- и аминогруппы.

Синтезированы высокодисперсные Zn-Al смешанные оксиды цитратным методом и термическим разложением Zn-Alслоистых двойных гидроксидов (СДГ), полученных методом соосаждения. Исследована возможность их реконструкции в СДГ в водных суспензиях. Установлено, что при гидратировании оксидных систем, синтезированных цитратным методом, происходит частичное преобразование смешанных оксидов в кристаллическую фазу СДГ. В случае оксидов, полученных при термообработке Zn-Al СДГ, достигается практически полное восстановление структуры СДГ. Изучено влияние ультразвуковой обработки, времени перемешивания и присутствия в оксидных системах оксида магния на процесс гидратирования Zn-Al смешанных оксидов. Исследованы кристаллическая структура, морфология и текстурные свойства смешанных оксидов и продуктов их гидратирования, а также их способность к поглощению света в УФ диапазоне.

Исследование монокристаллических и аморфных рентгенолюминофоров – тетрабората лития (ТБЛ), легированного ионами Cu, Ag, Mn, Eu и Ce, методами фото-; радио- и термолюминесценции показало, что валентное и координационное состояние легирующих ионов и их излучательная способность определяются структурой ТБЛ. Установлено, что чувствительность к γ-излучению у ТБЛ:Cu в 5 раз выше, чем у промышленного термолюминесцентного дозиметра LiF:Mg,Ti (Harshow USA), а высокая чувствительность нелегированного ТБЛ к тепловым нейтронам делает перспективным использование пары ТБЛ - ТБЛ:Cu для селективной дозиметрии в смешанных гамма-нейтронных полях.

 

Сотрудники лаборатории

Смирнова Наталья Петровна, кандидат химических наук,

заведующий лабораторией, тел.:+38 (044) 4249465; e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Витюк Надежда Васильевна, кандидат химических наук, младший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Еременко Анна Михайловнадоктор химических наук, ведущий научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Линник Оксана Петровнакандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Муха Юлия Петровна, кандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Петрик Ирина Сергеевна, кандидат физико-математических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Старух Галина Николаевна, кандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Черная Наталья Александровна, младший научный сотрудник, тел: +38 (044) 4229698;

e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Яшан Галина Романовна, кандидат химических наук, младший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229698; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Докторанты

Муха Юлия Петровна, кандидат химических наук, тел.: +38(044) 4229698;

e-mail:  Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аспиранты

Порублева Виктория Валериевна, тел.: +38(044) 4229698; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

 

Публикации последних лет

1. I.O. Shmarakov, Iu.P. Mukha, V.V. Karavan, O.Yu. Chunikhin, M.M. Marchenko, N.P. Smirnova, A.M. Eremenko. Tryptophan assisted synthesis reduces bimetallic gold/silver nanoparticle cytotoxicity and improves biological activity // Nanobiomedicine – 2014. – V. 1. – P. 01 – 10.

2. N. Ostapenko, Yu. Ostapenko, O. Kerita, D. Peckus, V. Gulbinas, A. Eremenko, N. Smirnova, N. Surovtseva Luminescence features of nanocomposites of silicon-organic polymer/porous SiO2 and TiO2 films // Synthetic Metals – 2014. - V. 187. - P. 86 – 90.

3. A. Naumenko, Iu. Gnatiuk, N. Smirnova, A. Eremenko. Characterization of sol–gel derived TiO2/ZrO2 films and powders by Raman spectroscopy// Thin Solid Films. – 2012 – V. 520, N 14. – P.4541–4546.

4. O. Linnik, I. Petrik, N. Smirnova, V. Kandyba, O. Korduban, A. Eremenko, G. Socol, N. Stefan, C. Ristoscu, I.N. Mihailescu, C. Sutan, V. Malinovski, V. Djokic, D. Janakovic. TiO2/ZrO2 thin films synthesized by PLD in low pressure N-, C- and/or O-containin ggases: structural, optical and photocatalytic properties // Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. – 2012. – V. 7, N 3. – Р.1343–1352.

5. N.V. Gaponenko, V.S. Kortov, N. P. Smirnova, T.I. Orekhovskaya, I.A. Nikolaenko, V.A. Pustovarov, S.V. Zvonarev, A.I. Slesarev, O.P. Linnik, M.A. Zhukovskii, V.E. Borisenko. Sol-Gel derived structures for optical design and photocatalytic application // Microelectronic Engineering. – 2012. –V. 90. – Р.131–137. doi:10.1016 90

6. A.M. Eremenko, N.P. Smirnova, I.P. Mukha, A.P. Naumenko, N.M. Belyi, and S. Hayde. Effect of gold nanoparticles on an aerosil surface on the fluorescence and Raman spectra of adsorbed tryptophan // Theor.  Exp. Chem. – 2012. –V. 48, N 1. – Р.49–55.

7. Г.Н. Старух, Е.И. Оранская, С.И. Левицкая. Реконструкция смешанных оксидов в слоистые двойные гидроксиды // Укр. хим. журн. – 2014. – Т. 80, N 9. – С. 32–40.

8. Г.І. Корчак, О.В. Сурмашева, А.І. Міхієнкова, Г.М. Єременко, Ю.П. Муха, Н.П. Смірнова. Спосіб одержання розчинів нанорозмірного срібла // Патент України на корисну модель № 67484  від 27.02.2012.

9. Г.І. Корчак, О.В. Сурмашева, А.І. Міхієнкова, Г.М. Єременко, Ю.П. Муха, Н.П. Смірнова.  Антимікробний композит // Патент України на корисну модель № 67536 від 27.02.2012.

10. A. Eremenko, N. Smirnova, Iu. Gnatiuk, O. Linnik, N. Vityuk, Yu. Mukha, A. Korduban. Silver and gold nanoparticles on sol-gel TiO2, ZrO2, SiO2 // Surfaces: Optical Spectra, Photocatalytic Activity, Bactericide Properties / Chapter in Book 3: Composite Materials. – 2011. – P.2 – 32.

11. Yu. Gnatyuk, N. Smirnova, O. Korduban, A. Eremenko. Effect of zirconium in corporation on the stabilization of TiO2 mesoporous structure. // Sur. Interface Anal. – 2010. – V. 42. – P.1276–1280.

12. I. Mukha, А. Eremenko, G. Korchak, А. Michienkova. Physicochemical properties and antibacterial action of stabilized silver and gold nanostructures on the surface of disperse silica // Journal of Water Resources and Purification.– 2010. – V. 2. – P.131– 136.

13. G.V. Krylova, Yu.I. Gnatyuk, N.P. Smirnova, A.M. Eremenko, V.M. Gunko. Ag nanoparticles deposited onto silica, titania and zirconia mesoporous films synthesized by sol-gel template method // J. Sol-Gel Sci. Technol. – 2009. – V 50. – P.216–228.

 

 

List of upcoming conferences

Защита диссертаций