ИСТИНА

Проект направлен на определение общих закономерностей, устанавливающих взаимосвязь особенностей физических процессов формирования различных типов наночастиц c их структурными, оптическими и электронными свойствами. Цель проекта реализуется на основе междисциплинарного подхода, в основе которого лежат методы и концепции современной оптики и спектроскопии, физики твердого тела и наносистем, включая медикобиологические прикладные аспекты. Большое внимание уделяется развитию методов диагностики с использованием синхротронного излучения. В ходе выполнения проекта будут подробно рассмотрены возможности улучшения технологии получения кремниевых и золотых наночастиц методом фемтосекундной лазерной абляции и плазмохимического осаждения с последующим отжигом. Структурные и фотоэлектронные свойства полученных наночастиц будут характеризоваться методами люминесцентной ВУФ - спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии, рентгеновской дифракции и малоуглового рассеяния с применением синхротронного излучения. Полученные данные позволят определить режимы лазерной абляции, обеспечивающие наилучшие функциональные свойства наночастиц в зависимости от их предполагаемого использования. Создаваемый в результате выполнения проекта научно-технический комплекс, включающий обширную линейку технологических и диагностических методик и устройств, может быть в дальнейшем использован для получения и исследования наноструктур других типов, для решения разнообразных задач, связанных с их практическим использованием, а также в учебном процессе при подготовке физиков, специализирующихся в области физики наносистем, оптической диагностики и применения синхротронного излучения.

The project aims to define the general laws that establish the relationship of features of the physical processes of formation of different types of nanoparticles with their structural, optical and electronic properties. The project has been realised on the basis of an interdisciplinary approach, which is based on the methods and concepts of modern optics and spectroscopy, solid state physics and nanosystems, including biomedical applications aspects. Much attention is paid to the development of diagnostic methods using synchrotron radiation. In the course of the project will be discussed the possibility of improving the technology of silicon and gold nanoparticles by femtosecond laser ablation and plasma chemical deposition followed by annealing. Structural and photoelectric properties of the nanoparticles will be characterized by fluorescent VUV - spectroscopy, photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction and small-angle scattering using synchrotron radiation. The resulting data will identify the modes of laser ablation, providing the best functional properties of nanoparticles depending on their intended use. Created as a result of the project Scientific and Technical Complex, which includes a comprehensive range of technological and diagnostic methods and devices can be further used for the preparation and study of nanostructures of other types, for solving a variety of problems related to their practical use, as well as in the educational process at preparation of physicists specializing in the field of nano-physics, optical diagnostics and the use of synchrotron radiation.

1. Отработка методики формирования наночастиц золота методом лазерной абляции. Методом фемтосекундной лазерной абляции в жидких и газовых средах будут изготовлены образцы наночастиц золота. С помощью электронной и атомно-силовой микроскопии будут определены размеры наночастиц золота (распределения по размеру). Будут получены зависимости размеров наночастиц от энергии лазерных импульсов, длины волны лазерного излучения, давления и массы атомов газа (при абляции в газовой фазе) и характеристик используемых жидкостей (при абляции в жидкости). Будет проведено сравнение с результатами, полученными при лазерной абляции импульсами большей длительности (пикосекунды). В результате проведенных исследований будут отработаны режимы формирования наночастиц заданного размера. 2. Исследование структуры и состава сформированных частиц 1) С использованием синхротронного излучения рентгеновского диапазона методами рентгеновской дифракции будет изучена кристаллическая структура и распределение по размерам наночастиц золота, сформированных методом фемтосекундной лазерной абляции. 2) С использованием синхротронного излучения рентгеновского и мягкого рентгеновского диапазона методами EXAFS и ФЭС будет детально изучена химическая чистота поверхности наночастиц золота, сформированных методом фемтосекундной лазерной абляции. На основе полученных результатов будет выполнен отбор режимов изготовления наночастиц с оптимальными параметрами для биомедицинских и оптоэлектронных применений. 3. Проведение систематизированного обобщения проведенных исследований, выработка конкретных рекомендаций по применению разработанных методик формирования и исследования наноструктур на основе кремния и золота для решения актуальных задач биомедицины и оптоэлектроники. Анализ и обобщение полученных данных для формирования и исследования других наноситем.

Разработаны экспериментальные методики получения наночастиц при помощи лазерной абляции твердотельных структур, а также методики регистрации оптико-физических характеристик наночастиц.

1. Отработана методика формирования суспензий кремниевых наноструктур методом лазерной абляции в жидкости. 2. Определены оптические характеристики наноструктур, сформированных на основе кремния, германия и золота. 3. Исследована структура и состав сформированных частиц. 4. Выполнен отбор режимов изготовления наночастиц с оптимальными параметрами для биомедицинских и оптоэлектронных применений.