ИСТИНА

Конвергенция наук в последние годы показывает эффективность использования междисциплинарных подходов в решении задач фундаментального и прикладного характера. Ярким примером сказанному является объединение нано-, био-, информационных и когнитивных наук и технологий в единый кластер. В рамках данного направления в предлагаемом проекте планируется комплексное исследование оптических и электронных свойств ансамблей кремниевых нанонитей и нанопорошков оксидов металлов (титана, олова и цинка), в первую очередь, как структур с высокой удельной поверхностью, которая способствует эффективной адсорбции молекулярного окружения в таких объектах и делает последние перспективной основой высокочувствительных детекторов загрязнений и анализаторов состава веществ на производстве и при экологическом мониторинге окружающей среды. В настоящем проекте предлагается использовать ансамбли кремниевых нанонитей в качестве основы спектрально-селективных оптических сенсоров. Регистрацию сигнала планируется проводить методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии. Параметры рассматриваемых наноструктур будут подбираться таким образом, чтобы наиболее эффективным образом реализовывался режим локализации падающего на сенсор электромагнитного излучения, позволяя многократно увеличить спектральную чувствительность к молекулярному окружению жидкостей (вода, легкие спирты, диметилсульфоксид, бензол, ацетон и др.), которые планируется внедрять в ансамбли кремниевых нанонитей как объекты детектирования. Основной акцент в исследованиях нанопорошков оксидов металлов будет сделан на регистрацию методом электронного парамагнитного резонанса сигнала при взаимодействии молекул токсичных примесей (монооксиды азота и углерода, диоксид азота, аммиак и др.) в воздухе с поверхностью образцов. Будет детально исследована взаимосвязь между параметрами синтеза таких нанопорошков, эффективностью адсорбции молекулярного окружения на их поверхности, температурой измерения, условиями освещения, а также природой и концентрацией радикалов в рассматриваемых оксидных структурах. В процессе выполнения работ будут также разработаны модели, описывающие физико-химические процессы, протекающие в нанокристаллах оксидов металлов в процессе генерации и аннигиляции радикалов на их поверхности. На заключительном этапе проекта планируется выработка рекомендаций по проектированию оптических и электрофизических сенсоров на основе ансамблей кремниевых нанонитей и наночастиц оксидов металлов, соответственно, а также создание лабораторных образцов разрабатываемых материалов с требуемыми параметрами.