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 21-79-10304
НазваниеЛазерные методы создания высокочувствительных биосенсорных платформ с управляемой адресной локализацией аналита
Руководитель Жижченко Алексей Юрьевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук , Приморский край
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «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; 09-711 - Методы наноструктурирования (нанолитография и сопутствующие процессы)
Ключевые слова Лазерная нанофабрикация, Лазерная абляция в жидкости, Наночастицы, Супергидрофобные поверхности, Концентрирование аналита, Оптические сенсоры, Поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние света
Код ГРНТИ29.31.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Надежная экспресс-идентификация различных органических веществ, содержащихся в жидкостях в сверхмалых концентрациях, является ключевой задачей в таких актуальных областях как анализ качества питьевой воды, чистоты и качества лекарственных препаратов и т.д. В частности, среди таких новых органических загрязнителей можно выделить различные широко распространенные медицинские препараты (антибиотики, антигистаминные препараты и т.д.), обнаруженные недавно в питьевой воде в концентрациях, которые с течением времени могут оказать негативное влияние на здоровье людей, в том числе, ввиду стимулирования выработки бактериальной резистентности. Для решения задач идентификации различных органических загрязнителей широкое распространение получили неинвазивные и универсальные методы спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) с использованием усиливающих сигнал нанотекстурированных сенсорных подложек. Наряду с расширением функционала и улучшением характеристик самих КРС-активных подложек (вследствие сложности детектирования реальных аналитов), а также поиском эффективных и дешевых методов их производства (вследствие необходимости одноразового использования для точных измерений), проблема адресной доставки молекул анализируемого вещества к КРС-активному элементу является основополагающей для реализации эффективных сенсорных платформ, пригодных для сверхчувствительных экспресс-измерений в отсутствии условий чистых помещений и имеющих фемтомолярный порог обнаружения без использования сверхчувствительных спектроскопических устройств.
В рамках предлагаемого проекта на основе высокопроизводительных лазерных методов - лазерной абляции в жидкости и прямой импульсной лазерной печати - предлагается впервые реализовать гибридную сенсорную платформу с аттомолярным порогом идентификации и активным электростатическим управлением процесса осаждения аналита на чувствительном элементе, сформированным диспергированными полифункциональными наночастицами. Основой проекта станут фундаментальные исследования характера смачивания поверхности и возможности удержания капли жидкости, содержащей сенсорный наноматериал и аналит, в неоднородном электростатическом поле. Практическая реализация данных исследований откроет перспективы для существенного (как минимум на порядок) уменьшения области осаждения аналита, в сравнении со всеми существующими аналогами, а также позволит увеличить количество осажденных в заданной области молекул. Успешное использование активного электростатического контроля смачивающими характеристиками капли в сенсорной платформе позволит продвинуться еще дальше, а именно, к дополнительному управлению процессом агломерации и направленного осаждения аналита и полифункциональных КРС-активных наночастиц за счёт теплового, лазерного и магнитного воздействия. Ключевым направлением проекта также станет разработка эффективных и высокопроизводительных лазерных методов синтеза многофункциональных (КРС- и фотокаталитически активных) наноматериалов, а также детальные проведенные на уровне единичных наночастиц исследования влияния их химического состава и морфологии на обеспечиваемое усиление характеристических КРС сигналов от присоединенных молекул аналитов. Результаты, полученные при выполнении проекта, найдут широкое применение в задачах манипуляции жидкостью на микромасштабе, обеспечивая существенное расширение функционала разработанной сенсорной платформы, а также открывая возможности построения новых активных сенсорных платформ для химической идентификации.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ