Двухфотонно-возбуждаемая ИК люминесценция допированных хиральных нанокристаллов перовскитов

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 21-73-10131

НазваниеДвухфотонно-возбуждаемая ИК люминесценция допированных хиральных нанокристаллов перовскитов

Руководитель Цыпкин Антон Николаевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург

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 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова перовскит, нанокристалл, допирование, хиральность, двухфотонное поглощение, ближний инфракрасный диапазон, биовизуализация

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Реализация полного потенциала нанотехнологий возможна путем целенаправленной разработки новых материалов и структур, строение которых предполагает эффективное сочетание уникальных свойств составляющих их частей. Актуальной научной проблемой является оптимизация новых наноматериалов на этапе их конструирования с целью нахождения максимально эффективных подходов к решению различных задач нанофотоники. Одной из таких задач является создание новых материалов, обладающих одновременно рядом ценных свойств: эффективным двухфотонным поглощением, фотолюминесценцией в ближней ИК области спектра, биосовместимостью и селективностью. Такие материалы обладают значительным научным потенциалом для формирования на их основе новых подходов к биовизуализации, создания биологических меток и сенсоров. В рамках данного проекта предлагается реализация обозначенной задачи с помощью разработки и создания нового наноматериала на основе перовскитных нанокристаллов, который соответствует заданным требованиям по уровню цитотоксичности, эффективности двухфотонного поглощения, оптическим переходам в ближней ИК области и селективной оптической активности. Для этого планируется провести допирование полностью неорганических нанокристаллов перовскита лантаноидами, что обеспечит каскадный перенос двухфотонного фотовозбуждения от матрицы перовскита к иону-допанту, люминесцирующему в ближнем ИК диапазоне; разработать протоколы наращивания неорганической оболочки на нанокристаллах перовскита различного состава, что позволит обеспечить стабильность в водных растворах, снизить цитотоксичность и открыть широкие возможности для манипуляции состава лигандной оболочки; развить методы наведения индуцированной лигандами хиральности и связанной с ней оптической активности, что обеспечит биосовместимость и селективность нового материала; провести теоретическое моделирование оптической активности обладающих хиральной поверхностью и допированных разными ионами нанокристаллов перовскитов. Неорганические нанокристаллы перовскитов привлекают большое внимание исследователей благодаря ряду уникальных физических свойств. Высокие значения коэффициента поглощения, узкие и интенсивные полосы люминесценции, устойчивость к дефектам делают их важным материалом для ряда приложений, включая оптоэлектронику и биомедицину. Для решения поставленной задачи нанокристаллы перовскитов являются идеальной матрицей для допирования лантаноидами благодаря высокой стабильности, оптимальном координационному числу связи и рекордным значениям сечения двухфотонного поглощения. В рамках выполнения проекта будут развиты новые подходы к их синтезу и постсинтетической функционализации, которые имеют большой потенциал не только для целенаправленного применения при создании биометок и биовизуализации, но и для расширения диапазона их возможного практического использования. Достижение поставленных целей позволит увеличить количество междисциплинарных компетенций и навыков членов заявленной исследовательской команды. Таким образом, масштаб поставленной задачи охватывает ряд научных областей, а ее решение будет способствовать развитию областей химии, физики и материаловедения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Скурлов И.Д., Инь В., Исмагилов А.О., Цыпкин А.Н., Хуа Х., Ванг Х., Чжанг С., Литвин А.П., Женг В. Improved One- and Multiple-Photon Excited Photoluminescence from Cd2+-Doped CsPbBr3 Perovskite NCs Nanomaterials, 15, 151 (год публикации - 2022)
10.3390/nano12010151

2. Татаринов Д.А., Соколова А.В., Скурлов И.Д., Литвин А.П. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ НАНОКРИСТАЛЛОВ ПЕРОВСКИТОВ CsPbClxBr1-x , ДОПИРОВАННЫХ ИОНАМИ ИТТЕРБИЯ XXIX Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов—2022». Секция «Физика». Сборник тезисов. — М. Физический факультет МГУ, 333-334 (год публикации - 2022)

3. Дас А., Кунделев Е.В., Ведерникова А.А., Черевков С.А., Данилов Д.В., Королева А.В., Жижин Е.В., Цыпкин А.Н., Литвин А.П., Баранов А.В., Федоров А.В., Ушакова Е.В., Рогач А.Л. Revealing the nature of optical activity in carbon dots produced from different chiral precursor molecules Light: Science & Applications, 11, 92 (год публикации - 2022)
10.1038/s41377-022-00778-9

4. А.С. Соколова, Д.А. Татаринов, С.А. Черевков, А.П. Литвин Anion Exchange in Yb-Doped All-Inorganic Perovskite NCs 2022 International Conference Laser Optics (ICLO), стр. 1-1 (год публикации - 2022)
10.1109/ICLO54117.2022.9840342

5. Татаринов Д.А., Соколова А.В., Данилов Д.В., Литвин А.П. Изменение оптических свойств неорганических нанокристаллов перовскитов CsPbClxBr3-x, легированных ионами Yb3+, при проведении реакции анионного обмена Оптика и Спектроскопия, Т. 130, − № 8, − С. 1282−1287 (год публикации - 2022)
10.21883/OS.2022.08.52916.2772-22

6. Ушакова Е.В., Соколова А.В., Исмагилов А.О., Татаринов Д.А., Калиничев А.В., Королева А.В., Жижин Е.В., Баранов М.А., Литвин А.П. Dual-band two-photon excited photoluminescence from the doped Yb3+:CsPbClxBr3-x perovskite nanocrystals 2022 International Conference Laser Optics (ICLO), стр. 1-1 (год публикации - 2022)
10.1109/ICLO54117.2022.9840039

7. Тимкина Ю.А., Тучин В.С., Литвин А.П., Ушакова Е.В., Рогач А.Л. Ytterbium-Doped Lead–Halide Perovskite Nanocrystals: Synthesis, Near-Infrared Emission, and Open-Source Machine Learning Model for Prediction of Optical Properties Nanomaterials, 13, 744 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13040744

8. Литвин А.П. Editorial for Special Issue “Luminescent Colloidal Nanocrystals” Nanomaterials, 13, 607 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13030607

9. Татаринов Д.А., Соколова А.В., Скурлов И.Д., Данилов Д.В., Королева А.В., Кузьменко Н.К., Тимкина Ю.А., Баранов М., Жижин Е.В., Цыпкин А.Н., Литвин А.П. Anion-assisted Yb3+ and Mn2+ doping of 0D and 2D lead halide perovskite nanostructures Journal of Materials Chemistry C, 11,5657-5666 (год публикации - 2023)
10.1039/D3TC00180F

10. Тимкина Ю.А., Батуева Е.А., Скурлов И.Д., Литвин А.П., Ушакова Е.В. SYNTHESIS AND INVESTIGATION OF OPTICAL PROPERTIES OF CHIRAL CSPB(CL,BR)3 PEROVSKITE NANOCRYSTALS Boreskov Institute of Catalysis Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, THE 8TH ASIAN SYMPOSIUM ON ADVANCED MATERIALS Book of Abstracts. (год публикации - 2023)

11. Д. Татаринов, И. Скурлов, А. Соколова, А. Шимко, Д. Данилов, Ю. Тимкина, М. Райдер, В. Захаров, С. Черевков, Н. Кузьменко, А. Королева, Е. Жижин, Н. Маслова, Е. Стовпяга, Д. Курдюков, В. Голубев, X. Чжан, В. Чжэн, А. Цыпкин, А. Литвин, А. Рогач Near-Infrared Two-Photon Excited Photoluminescence from Yb3+-Doped CsPbClxBr3-x Perovskite Nanocrystals Embedded into Amphiphilic Silicon Microspheres Nanoscale, N/A (год публикации - 2024)
10.1039/D4NR00892H

12. Н. Тепляков, А. Соколова,В. Татаринов, С. Чжан, В. Чжэн, А. Литвин, А. Рогач Trap-Mediated Sensitization Governs Near-Infrared Emission from Yb3+-Doped Mixed-Halide CsPbClxBr3–x Perovskite Nanocrystals Nano Letters, 24 (11), 3347–3354 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.nanolett.3c04881

13. Д.А. Татаринов, А.В. Баранов, А.Н. Цыпкин, А.П. Литвин Синтез и легирование органо-неорганических наноструктур перовскита FAPbBr3 при комнатной температуре Оптика и Спектроскопия (год публикации - 2024)

14. Тимкина Ю.А.,Скурлов И.Д.,Литвин А.П.,Ушакова Е.В. Бессвинцовые нанокристаллы перовскита: методы синтеза и их оптические свойства. Обзор Оптический журнал, N/A (год публикации - 2024)
10.17586/1023-5086-2024-91-06-121-133

15. Татаринов Д.А., Хие Ц., Ванг К., Маслова Н.А., Бородина Л.Н., Литвин А.П., Хуанг Х. In-situ Post-Synthetic Treatment of CsPbBr3 Perovskite Nanocrystals in Nanoporous Silica Microspheres Chin. J. Chem., 42, 2779—2787 (год публикации - 2024)
10.1002/cjoc.202400513

16. Тимкина Ю.А., Скурлов И.Д., Татаринов Д.А., Батуева Е.А., Исмагилов А.О., Кузьменко Н.К., Королева А.В., Жижин Е.В., Хие З., Хуанг Х., Ушакова Е.В., Литвин А.П. Strong circularly polarized photoluminescence from mixed halide perovskite nanocrystals induced by anion-assisted chirality imprinting Journal of Luminescence, 275, 120817 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jlumin.2024.120817

17. A.V. Sokolova, N.V. Tepliakov, A.O. Ismagilov, D.A.Tatarinov, A.A. Kalinichev, A.V. Koroleva, E.V. Zhizhin, M.A. Baranov, E.V. Ushakova, A.P. Litvin Stoichiometry Control in Dual-Band Emitting Yb3+-Doped CsPbClxBr3-x Perovskite Nanocrystals Journal of Physical Chemistry C, 126, 48, 20550–20557 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.jpcc.2c07948

Публикации

8. Литвин А.П. Editorial for Special Issue “Luminescent Colloidal Nanocrystals” Nanomaterials, 13, 607 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13030607

Публикации

8. Литвин А.П. Editorial for Special Issue “Luminescent Colloidal Nanocrystals” Nanomaterials, 13, 607 (год публикации - 2023)
10.3390/nano13030607