06.12.2023 (12:30) Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 12

• С приглашённым докладом «Формирование двумерных дихалкогенидов переходных материалов осаждением из газовой фазы» выступит Александр Николаевич Образцов, доктор физико-математических наук, профессор по кафедре физики полимеров и кристаллов отделения физики твёрдого тела Физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Регламент выступления – 1 час (40 минут доклад, 20 минут вопросы).
• Состоится награждение грамотами победителей конкурса лучших работ, опубликованных учёными ИОФ РАН. Регламент – 10 минут.
• Будут представлены доклады по лучшим работам, опубликованным учёными ИОФ РАН, отобранные комиссией Учёного Совета ИОФ РАН. Регламент конкурсных выступлений – не более 15 мин доклад и 5 мин – обязательная дискуссия.

Формирование двумерных дихалкогенидов переходных материалов осаждением из газовой фазы

Двумерные материалы различного типа привлекают внимание благодаря их уникальным физическим свойствам, а также потенциальным возможностям создания на их основе электронных, оптоэлектронных и фотонных устройств различного типа. Одним из ключевых элементов в создании таких устройств является формирование гетеропереходов с использованием одного или нескольких видов двумерных материалов. В сообщении будут представлены экспериментальные результаты по получению соединений MoS₂ и WS₂, а также композитов на их основе, с использованием методики осаждения из газовой фазы. Также обсуждаются результаты исследования структурно-морфологических и оптических свойств полученных материалов и потенциально возможное формирование на их основе гетероструктур различного типа.

3. А.Н. Габашвили (1), Н.С. Чмелюк (2, 3), В.В. Ода (4), М.К. Леонова (2), В.А Саркисова (5, 6), П.А. Лазарева (3), А.С. Семкина (3, 7), Н.А. Беляков (1), Т.Р. Низамов (2), П.И. Никитин (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия
(3) РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, Москва, Россия
(4) ООО «Миллаб групп», Москва, Россия
(5) МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
(6) ИМБ им. В.А. Энгельгардта РАН, Москва, Россия
(7) Государственный Научный Центр Социальной и Судебной Психиатрии им. В.П. Сербского, Москва, Россия

Генно-инженерные наночастицы с магнитной и флуоресцентной метками для отслеживания клеток злокачественной глиомы и направленной доставки лекарств

На конкурс представлена статья:
A.N. Gabashvili, N.S. Chmelyuk, V.V. Oda, M.K. Leonova, V.A. Sarkisova, P.A. Lazareva, A.S. Semkina, N.A. Belyakov, T.R. Nizamov, P.I. Nikitin. Magnetic and fluorescent dual-labeled genetically encoded targeted nanoparticles for malignant glioma cell tracking and drug delivery. Pharmaceutics 2023, 15, 2422, DOI 10.3390/pharmaceutics15102422

В работе продемонстрирован новый генетически детерминированный метод биосинтеза монодисперсных магнитных наночастиц (МНЧ) оксида железа с малым разбросом по размерам (25±4) нм, заключённых в прочные икосаэдрические белковые оболочки диаметром 42 нм. В основе метода ­–­­ использование инкапсулинов бактерии Quasibacillus thermotolerans, депонирующих железо внутри оболочек и биосинтезирующих природно-калиброванные МНЧ.
Полученные содержащие МНЧ наноконтейнеры были модифицированы флуоресцентно меченным трансферрином, выполняющим роль биораспознающего агента и обеспечивающего направленность доставки, за счет селективного связывания трансферрина со своими рецепторами, экспрессия которых в клетках глиомы (и других злокачественных опухолей) существенно выше, по сравнению с доброкачественными клетками. Селективность связывания полученных нанообъектов с клетками глиомы была однозначно подтверждена как путем качественной и количественной оценки накопления внутриклеточного железа, так и методом лазерной сканирующей конфокальной микроскопии.
В статье впервые была получена специализированная эукариотическая клеточная линия-продуцент биосинтезируемых МНЧ, а также применен разработанный в ИОФ РАН индукционный метод регистрации МНЧ по нелинейному перемагничиванию для регистрации магнитного сигнала в клетках. Кроме того, в работе первые была достигнута адресность доставки генетически кодируемых наноконтейнеров на основе инкапсулинов к клеткам глиомы за счет использования лиганда трансферриновых рецепторов.

4. С.А. Филатова (1), А.Е. Фалэ (1,2), В.А. Камынин (1), А.А. Вольф (3), И.В. Жлуктова (1), О.Е. Наний (2), А.П. Смирнов (2), С.А. Бабин (3), А.И. Федосеев (2), В.Б. Цветков (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
(3) Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия

Исследование динамики поглощения из возбужденного состояния ⁵I₇ ионов гольмия в кварцевых волокнах

На конкурс представлена статья:
S.A. Filatova, A.E. Fale, V.A. Kamynin, A.A. Wolf, I.V. Zhluktova, O.E. Nanii, A.P. Smirnov, S.A. Babin, A.I. Fedoseev, V.B. Tsvetkov, «Investigation of absorption dynamics from the excited state ⁵I₇ of holmium ions in optical silica-based fibers», Journal of Lightwave Technology, Vol. 41, No. 19, 2023, P. 6400-6407. DOI: 10.1109/JLT.2023.3278534

В настоящей работе исследовано поглощение непрерывного и импульсного резонансного излучения с длиной волны 1,6 мкм при переходе из возбужденного состояния ⁵I₇ ионов гольмия в кварцевом волокне. Анализ экспериментальных и расчетных данных динамики поглощения для случая импульсной накачки гольмиевого волокна на длине волны 1,128 мкм и одновременного пропускания резонансного излучения на длине волны 1,6 мкм позволил определить неизвестное ранее значение сечения поглощения на переходе ⁵I₇→⁵I₅, равное 1,9×10^–21 см². Это позволило корректно смоделировать процесс релаксации средней по длине волокна населенности уровня ⁵I₇ в присутствии непрерывного резонансного излучения на длине волны 1,6 мкм. Было обнаружено взаимное влияние характеристик гольмиевого волокна и резонансного излучения на длине волны 1,6 мкм. Это позволит управлять поглощением, изменяя накачку гольмиевого волокна. А изменяя мощность резонансного излучения на длине волны 1,6 мкм, возможно существенное влияние на характеристики активного гольмиевого волокна.
Полученные результаты могут быть востребованы для оценки степени влияния поглощения из возбужденного состояния ионов гольмия при распространении широкополосного излучения в волокнах, легированных данным редкоземельным элементом. Исследованный эффект позволит использовать резонансное поглощение на переходе ⁵I₇→⁵I₅ в гольмиевых волокнах в качестве оптически управляемого аттенюатора или модулятора излучения на длине волны 1,6 мкм. Особый интерес представляет возможное применение излучения на длине волны 1,6 мкм для реализации импульсной генерации в гольмиевых волоконных лазерах без дополнительных оптических элементов, вносящих потери.

5. Т.Э. Гаянова (1), Е.В. Воронова (1), С.В. Кузнецов (1), Е.А. Образцова (1,2), Н.Н. Скворцова (1), А.С. Соколов (1), И.Р. Нугаев (1), В.Д. Степахин (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия

Синтез микроструктур гексагонального нитрида бора в гиротронном разряде в смесях порошков металл-диэлектрик

На конкурс представлена статья:
Synthesis of Microstructures of Hexagonal Boron Nitride in Gyrotron Discharge in Metal–Dielectric Powder Mixtures T.E. Gayanova, E.V.Voronova, S. V. Kuznetsov, E.A. Obraztsova, N. N. Skvortsova, A. S. Sokolov, I. R. Nugaev, V. D. Stepakhin//Russia High Energy Chemistry, Vol. 57, Suppl. 1, pp. S53–S56 , 2023, DOI: 10.1134/S0018143923070111

Структуры из нитрида бора находят применение в различных отраслях техники, медицины и электроники. В данной работе представлены особенности применения карборана и других водородосодержащих добавок в качестве катализатора при синтезе микроразмерных частиц в процессах, инициируемых излучением гиротрона в смесях порошков нитрида бора (BN), c кубической (c) и гексагональной (h) структурой, и металлами.
Было показано, что водородосодержащие добавки к смесям порошков металл-диэлектрик способствуют развитию экзотермических процессов в реакторе с увеличением практического выхода продуктов синтеза. При определенных режимах экзотермических процессов, зависящих от химического состава смесей порошков (сBN+20%Ti + 0.026г B₁₀H₁₀(Et₃NH)₂, сBN + 20% Cu) при мощности СВЧ (400 кВт) и длительности импульса 4мс впервые достоверно подтверждено протекание фазового превращения из кубической фазы нитрида бора в гексагональную и определены режимы для такого перехода.

6. В. Седов (1), А. Мартьянов (1), И. Тяжелов (1), А. Ромшин (1), Д. Пастернак (1), К. Болдырев (2), В. Кривобок (3), С. Савин (4), П. Пивоваров (1), М. Несладек (5), В. Ральченко (1)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Институт спектроскопии РАН, Троицк, Россия
(3) Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия
(4) МИРЭА – Российский технологический университет, Москва, Россия
(5) Университет Хасселта, Хасселт, Бельгия

Формирование центров окраски германий-вакансия в поли- и монокристаллических CVD-алмазах

На конкурс представлена статья:
V. Sedov, A. Martyanov, I. Tiazhelov, A. Romshin, D. Pasternak, K. Boldyrev, V. Krivobok, S. Savin, P. Pivovarov, M. Nesladek, V. Ralchenko, Formation of Ge-V color centers in poly-and monocrystalline CVD diamond: A comparative study, Diamond and Related Materials. 138 (2023) 110206.https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110206

Авторским коллективом из ИОФ РАН впервые осуществлена инженерия поликристаллических и монокристаллических алмазных плёнок, легированных германием, заключающаяся в поэтапном комбинировании высокоскоростного синтеза алмаза в СВЧ плазме с использованием газообразного источника примеси (моногермана GeH₄) с последующим медленным утонением синтезированной плёнки до нужной толщины за счёт её травления атомарным водородом. Легирование германием привело к формированию центров окраски германий-вакансия (Ge-V), которые были детектированы по характерному пику в спектрах фотолюминесценции на длине волны 602 нм. Данный центр активно используется для решения задач квантовой оптики, локальной оптической термометрии, а также формирования алмазного лазера с фиксированной длиной волны излучения.
В работе продемонстрировано гибкое применение метода химического осаждения из газовой фазы в СВЧ-плазме (MPCVD) с использованием газовых смесей метан-водород-герман для синтеза алмазных слоев, содержащих центры Ge-V, как большой толщины (более 100 мкм), так и субмикронных слоёв, содержащих одиночные центры окраски. Ключевым отличием данной работы от результатов других мировых научных групп-конкурентов является то, что алмаз равномерно легировался германием по всей толщине плёнки, что позволяло производить инженерию люминесцентного материала. Более того, последующее утонение тонкоплёночных образцов путем травления в водородной плазме позволило сформировать массив одиночных центров Ge-V, подготовленных таким образом для формирования на основе данного образца квантово-оптических систем.
В целях фундаментального изучения оптических свойств центров Ge-V в работе регистрировались и сравнивались спектры фотолюминисценции и поглощения при комнатной и низкой (5 К) температурах. Высокая концентрация центров Ge-V в синтезированных моно- и поликристаллических алмазных слоях толщиной более 100 мкм впервые позволила зарегистрировать спектры поглощения центров Ge-V при низких температурах. На основании полученных данных произведен сравнительный анализ спектров поглощения центров Ge-V и «родственных» к ним центров Кремний-Вакансия (Si-V – элементы Si и Ge оба принадлежат IV группе таблицы Менделеева и расположены в 3 и 4 периодах, соответственно), а также сравнение спектров легированных германием монокристаллических и поликристаллических алмазных слоёв.
_________________________________________________________________________
По всем вопросам выступления на семинаре, заказа пропусков (желательно не позднее, чем за два дня до семинара) и участия в онлайн формате обращаться к Николаевой Гульнаре по электронной почте: nikolaeva@kapella.gpi.ru.
Для заказа пропуска или участия в семинаре в онлайн формате необходимо указать ФИО полностью и место работы. Для прохода на территорию ИОФ РАН необходимо иметь с собой действующий российский паспорт.
Заявки на онлайн участие принимаются строго до 12:00 06 декабря 2023.

Секретарь семинара Николаева Гульнара