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 21-19-00761
НазваниеСамоочищающаяся плазмонная наноструктурированная ГКР-активная платформа для анализа биологических жидкостей с содержанием молекул в субмолярных концентрациях
Руководитель Дубков Сергей Владимирович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" , г Москва
Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-206 - Нано- и мембранные технологии
Ключевые слова Анализ биологических жидкостей, спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) света, плазмонные наноматериалы, благородные металлы, пористые полупроводники, ансамбли нанонитей, фотокаталитически активные оксиды, углеродные наноструктуры
Код ГРНТИ29.19.22; 29.19.16; 47.09.48
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На современном этапе развития сенсорных технологий поиск путей повышения точности и скорости анализа биологических жидкостей становится все более актуальным для решения задач медицинской диагностики и персонализированной медицины, криминалистики и национальной безопасности, мониторинга состояния окружающей среды и т.п. Существующие биосенсорные методы не позволяют добиться высоко воспроизводимых результатов анализа биологических жидкостей. К тому же при анализе многокомпонентных жидкостей возникают сложности в расшифровке итогового спектра для идентификации каждой составляющей аналита. Также сдерживающим внедрение ГКР-спектроскопии является относительно высокая стоимость подложек, каждая из которых может использоваться один раз. Для решения такой задачи требуется ГКР-активная подложка, в каждой точке которой будет гарантированно регистрироваться воспроизводимый спектр биологической жидкости, что позволит выявить даже незначительные аномалии в результатах анализа.
Научная новизна настоящего проекта состоит в том, что указанные проблемы будут решаться путем разработки новых многоразовых ГКР-активных подложек, которые будут обеспечивать высокую воспроизводимость ГКР-спектров биологических жидкостей и самоочищаться при воздействии ультрафиолетового излучения благодаря (1) использованию объемных плазмонных наноструктур, формируемых осаждением благородных металлов (Au, Ag) на стенки полостей в пористых матрицах или на поверхности нанонитей полупроводников, распределение электромагнитного поля в которых будет равномерно воздействовать на все компоненты в аналите; (2) нанесению графен содержащих покрытий (например, фтор-графена), заряженная поверхность которых будет способствовать единообразной ориентации компонентов аналита, их равномерному распределению и обеспечивать теплоотвод при воздействии внешнего электромагнитного излучения; (3) использованию фотокаталитически активных соединений (в виде конформной пленки на поверхности макропористого полупроводника, пористой матрицы или ансаблей нанонитей) в качестве шаблона для осаждения пленок благородных металлов.
В рамках проекта будут предложены феноменологические модели, описывающие механизмы формирования разработанных наноматериалов, изучены их морфология, оптические, электродинамические и фотокаталитические свойства иопределены параметры ГКР-активности при исследовании тестовых органических соединений. Существенный вклад в новизну проекта также внесет оригинальный подход к проведению анализа биологических жидкостей с использованием разработанных наноматериалов, капли которых будут находиться в своеобразных контейнерах (полостях в объемных наноструктурах) и создание базы ГКР-спектров ряда многокомпонентных жидкостей. Полученные экспериментальные и теоретические данные позволят подготовить рекомендации по применению разработанных наноматериалов в качестве самоочищающихся ГКР-активных подложек для анализа биологических жидкостей.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Хиневич Н.В., Бондаренко А.В., Завацкий С.А., Гирель К.В., Тамулявичине А., Тамулявичус Т., Тамулявичус С.
Porous silicon - A versatile platform for mass-production of ultrasensitive SERS-active substrates
Microporous and Mesoporous Materials, 323 (год публикации - 2021)
10.1016/j.micromeso.2021.111204
2.
Завацкий С.А., Попов А.И., Чеменев А., Даулетбекова А., Бондаренко А.В.
Wet Chemical Synthesis and Characterization of Au Coatings on Meso- and Macroporous Si for Molecular Analysis by SERS Spectroscopy
Crystals, 12, 11, 1656 (год публикации - 2022)
10.3390/cryst12111656
3.
Завацкий С.А., Бондаренко А.В., Гетманчук Л., Гетманчук Д., Воробьева М., Арынбек С., Маматкулов К., Арзуманян Г.М.
Model phospholipid interaction with cholesterol and melatonin: Raman spectroscopy and density functional theory study
Journal of Raman Spectroscopy, 53,1540–1550 (год публикации - 2022)
10.1002/jrs.6409
4. Громов Д.Г., Дубков С.В., Савицкий А.И., Гаврилов С.А. Features of the Formation of Nanoparticles and Binary Nanoalloys during Thermal Evaporation and Condensation on an Inert Surface in Vacuum Известия высших учебных заведений. Электроника., 28, 1 (год публикации - 2023)
5.
Оверченко А.Д., Дубков С.В., Новиков Д.В., Колмогоров В.С., Волкова Л.С. , Гришин Т.С., Едельбекова П.А.
Fabrication of SERS-sensitive nanopipette with silver nanoparticles obtained by vacuum thermal evaporation
St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics., 15, 3.1, 119-124 (год публикации - 2022)
10.18721/JPM.153.120
6.
С.В. Дубков, Д.В. Новиков, А.В. Бондаренко, А.А. Бурко, А.Ю. Трифонов, Л.С. Волкова, П.А. Эдельбекова, Е.А. Лебедев, Е.А. Скрылева, Д.Г. Громов
Express formation and characterization of SERS-active substrate from a non-degradable Ag-Nb-N-O film
Applied Surface Science, 645,1-9 (год публикации - 2024)
10.1016/j.apsusc.2023.158682
7.
С.Завацкий, С.Дубков, Д. Громов, А. Бондаренко
Comparative Study of SERS-Spectra of NQ21 Peptide on Silver Particles and in Gold-Coated “Nanovoids”
Biosensors, 13(9), 895 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13090895
8.
А. Бурков, С. Завацкий, А. Батурова, М. Холибоева, Ю. Козина, К. Кравцунова, В. Попов, А. Гудок, С. Дубков, С. Хартов, А. Бондаренко
Polymer Membrane Modified with Photocatalytic and Plasmonic Nanoparticles for Self-Cleaning Filters
Polymers, 15(3), 726 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15030726
Публикации
1.
Хиневич Н.В., Бондаренко А.В., Завацкий С.А., Гирель К.В., Тамулявичине А., Тамулявичус Т., Тамулявичус С.
Porous silicon - A versatile platform for mass-production of ultrasensitive SERS-active substrates
Microporous and Mesoporous Materials, 323 (год публикации - 2021)
10.1016/j.micromeso.2021.111204
2.
Завацкий С.А., Попов А.И., Чеменев А., Даулетбекова А., Бондаренко А.В.
Wet Chemical Synthesis and Characterization of Au Coatings on Meso- and Macroporous Si for Molecular Analysis by SERS Spectroscopy
Crystals, 12, 11, 1656 (год публикации - 2022)
10.3390/cryst12111656
3.
Завацкий С.А., Бондаренко А.В., Гетманчук Л., Гетманчук Д., Воробьева М., Арынбек С., Маматкулов К., Арзуманян Г.М.
Model phospholipid interaction with cholesterol and melatonin: Raman spectroscopy and density functional theory study
Journal of Raman Spectroscopy, 53,1540–1550 (год публикации - 2022)
10.1002/jrs.6409
4. Громов Д.Г., Дубков С.В., Савицкий А.И., Гаврилов С.А. Features of the Formation of Nanoparticles and Binary Nanoalloys during Thermal Evaporation and Condensation on an Inert Surface in Vacuum Известия высших учебных заведений. Электроника., 28, 1 (год публикации - 2023)
5.
Оверченко А.Д., Дубков С.В., Новиков Д.В., Колмогоров В.С., Волкова Л.С. , Гришин Т.С., Едельбекова П.А.
Fabrication of SERS-sensitive nanopipette with silver nanoparticles obtained by vacuum thermal evaporation
St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics., 15, 3.1, 119-124 (год публикации - 2022)
10.18721/JPM.153.120
6.
С.В. Дубков, Д.В. Новиков, А.В. Бондаренко, А.А. Бурко, А.Ю. Трифонов, Л.С. Волкова, П.А. Эдельбекова, Е.А. Лебедев, Е.А. Скрылева, Д.Г. Громов
Express formation and characterization of SERS-active substrate from a non-degradable Ag-Nb-N-O film
Applied Surface Science, 645,1-9 (год публикации - 2024)
10.1016/j.apsusc.2023.158682
7.
С.Завацкий, С.Дубков, Д. Громов, А. Бондаренко
Comparative Study of SERS-Spectra of NQ21 Peptide on Silver Particles and in Gold-Coated “Nanovoids”
Biosensors, 13(9), 895 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13090895
8.
А. Бурков, С. Завацкий, А. Батурова, М. Холибоева, Ю. Козина, К. Кравцунова, В. Попов, А. Гудок, С. Дубков, С. Хартов, А. Бондаренко
Polymer Membrane Modified with Photocatalytic and Plasmonic Nanoparticles for Self-Cleaning Filters
Polymers, 15(3), 726 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15030726
Публикации
1.
Хиневич Н.В., Бондаренко А.В., Завацкий С.А., Гирель К.В., Тамулявичине А., Тамулявичус Т., Тамулявичус С.
Porous silicon - A versatile platform for mass-production of ultrasensitive SERS-active substrates
Microporous and Mesoporous Materials, 323 (год публикации - 2021)
10.1016/j.micromeso.2021.111204
2.
Завацкий С.А., Попов А.И., Чеменев А., Даулетбекова А., Бондаренко А.В.
Wet Chemical Synthesis and Characterization of Au Coatings on Meso- and Macroporous Si for Molecular Analysis by SERS Spectroscopy
Crystals, 12, 11, 1656 (год публикации - 2022)
10.3390/cryst12111656
3.
Завацкий С.А., Бондаренко А.В., Гетманчук Л., Гетманчук Д., Воробьева М., Арынбек С., Маматкулов К., Арзуманян Г.М.
Model phospholipid interaction with cholesterol and melatonin: Raman spectroscopy and density functional theory study
Journal of Raman Spectroscopy, 53,1540–1550 (год публикации - 2022)
10.1002/jrs.6409
4. Громов Д.Г., Дубков С.В., Савицкий А.И., Гаврилов С.А. Features of the Formation of Nanoparticles and Binary Nanoalloys during Thermal Evaporation and Condensation on an Inert Surface in Vacuum Известия высших учебных заведений. Электроника., 28, 1 (год публикации - 2023)
5.
Оверченко А.Д., Дубков С.В., Новиков Д.В., Колмогоров В.С., Волкова Л.С. , Гришин Т.С., Едельбекова П.А.
Fabrication of SERS-sensitive nanopipette with silver nanoparticles obtained by vacuum thermal evaporation
St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics., 15, 3.1, 119-124 (год публикации - 2022)
10.18721/JPM.153.120
6.
С.В. Дубков, Д.В. Новиков, А.В. Бондаренко, А.А. Бурко, А.Ю. Трифонов, Л.С. Волкова, П.А. Эдельбекова, Е.А. Лебедев, Е.А. Скрылева, Д.Г. Громов
Express formation and characterization of SERS-active substrate from a non-degradable Ag-Nb-N-O film
Applied Surface Science, 645,1-9 (год публикации - 2024)
10.1016/j.apsusc.2023.158682
7.
С.Завацкий, С.Дубков, Д. Громов, А. Бондаренко
Comparative Study of SERS-Spectra of NQ21 Peptide on Silver Particles and in Gold-Coated “Nanovoids”
Biosensors, 13(9), 895 (год публикации - 2023)
10.3390/bios13090895
8.
А. Бурков, С. Завацкий, А. Батурова, М. Холибоева, Ю. Козина, К. Кравцунова, В. Попов, А. Гудок, С. Дубков, С. Хартов, А. Бондаренко
Polymer Membrane Modified with Photocatalytic and Plasmonic Nanoparticles for Self-Cleaning Filters
Polymers, 15(3), 726 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15030726