Оренбургский государственный университет

Разработка научных основ технологии создания наноструктурированных материалов с использованием биополимеров

Данная работа относится к проблемно-ориентированным поисковым исследованиям по созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов. К проблеме данного направления относится отсутствие достаточного количества информации о физике протекающих процессов в этих системах. Целью работы являются теоретические и экспериментальные исследования характеристик биополимерных наноструктур для создания функциональных материалов наносистемной техники на основе биосовместимых композиций из молекул биологических полимеров и их фрагментов, ассоциированных с микро- и наночастицами-субстратами.

В ходе выполнения проекта проведен анализ научной литературы и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме. Исследованы структурные и динамические характеристики биополимерных наносистем. Произведен анализ времяразрешенных люминесценцентных сигналов молекулярных зондов, локализованных на цепи биополимера, адсорбированного поверхностью твердой наночастицы. Проведены эксперименты по двуступенчатой лазерной активации окрашенных полимерных систем, для которых выполняются условия двуквантового резонанса. Показано, что быстрая релаксация населенностей триплетных уровней сенсибилизирующих центров связана с генерацией одномерных триплетных (Т) экситонов в полимерных цепях.

Проведенное изучение адсорбции полимера на наночастице позволило охарактеризовать изменение конформации макроцепи, в том числе в терминах фазовых переходов, и спрогнозировать перспективность экспериментального изучения подобных систем для дальнейшего создания наноструктурированных материалов с использованием биополимеров.

Проведены расчеты параметров процесса релаксации возбужденного состояния на примере модельной биологической молекулы. Для вычислений использовалась совокупность различных методов, включающих как первопринципные расчеты, так и расчеты методами молекулярной динамики.

Продемонстрирована принципиальная возможность создания современных методов молекулярного дизайна наноматериалов и оценки их функциональных свойств.