КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-79-20186
НазваниеСветоуправляемое изменение морфологии наноразмерных гетероструктур и физико-химических процессов, протекающих на границе раздела фаз
Руководитель Скорб Екатерина Владимировна, Доктор химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий
Ключевые слова фотоактивные нанокомпозиты, гетероструктуры, наноразмерные планарные слои, интерфереционные покрытия, градиент протонов, нелинейные процессы, фотохимия
Код ГРНТИ31.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Разработка новых методов и подходов, направленных на выявление возможности управления объектами окружающего нано- и микромира, является приоритетным направлением развития современной науки и техники. Понимание механизмов протекания подобных процессов, помогает исследователям в обнаружении уникальных явлений, особенности которых могут быть перенесены на синтетические объекты. Например, нелинейные процессы, протекающие на границе раздела фаз полупроводник-диэлектрик или между слоями полиэлектролита, повторяют особенности множества процессов, протекающих в природе.
В данном проекте будут исследованы механизмы светоуправления свойствами наноразмерных рН чувствительных планарных слоев, расположенных на поверхности широкозонных полупроводников. В частности будут установлены условия генерации протонов на поверхности полупроводников при локальном облучении, а также изучены электро-химические и морфологические изменения рН-чувствительных гетероструктур, сформированных на поверхности фотоактивного полупроводника. Для этого перед коллективом авторов будут поставлены следующие задачи: (1) определение числа и энергии фотонов, необходимых для локального изменения pH на полупроводниковой поверхности, (2) определение оптимальной наноархитектуры планарных слоев полиэлектролитов для протонного захвата и хранения, измерение градиента pH при локальном облучении системы, (3) изучение возможности осцилляций под действием света путем захвата и освобождения протонов в полиэлектролитных слоях для создания функциональных нелинейно-оптических материалов, (4) установление механизмов управления структурой полиэлектролитов параметрами внешеного воздействия для создания условий самоорганизации (5) изучение механизмов самоорганизации слоев гетероструктуры для получения нелинейно-оптического отклика.
Для решения обозначенных проблем авторами будут разработаны гетероструктуры, содержащие слои фотоактивных наночастиц, в том числе и чувствительных к действию видимого света, например, допированных оксидных систем (диоксид титана, допированный железом; оксид цинка, допированный Ga), а также композитов на основе феррита висмута и титанатов железа.
Предварительные результаты исследований продемонстрировали уникальную перспективу этого подхода: впервые разработана концепция управления светом за счет изменения морфологии и физико-химических свойств рН чувствительных полиэлектролитных покрытий (статья в журнале Angewandte Chemie International Edition (2016), IF= 11.7). Впервые продемонстировано обратимое увеличение толщины полиэлектролитных слоев от 100 нм до 800 нм, сопровождающеея изменением модуля Юнга покрытий более, чем на 2 порядка за счет протекания фотохимических процессов на поверхности диоксида титана. Разработанные методы дают новый стимул к развитию физической химии поверхностных явлений и нелинейных процессов, происходящих на границе раздела фаз при активировании и релаксации системы внешними электромагнитными полями.
С учетом имеющегося научного задела у коллектива авторов в данной области и современное оснащение лаборатории SCAMT Университета ИТМО, в рамках которой планируется организация отдельной научной группы, не вызывает сомнений успешное выполнение проекта и всех заявленных индикаторов. Более того, руководитель проекта полностью откажется от ставки в Университете Гарварда и переедет в Университет ИТМО на полную ставку для выполнения прорывных научных проектов и преподавания с сентября 2017 года, в том числе и по семейным обстоятельствам. По результатам проекта, планируется опубликование не менее 10 статей в научных журналах из первого квартиля Q1 cо средним импакт-фактором не ниже 3,5.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ