Безвербный А.В. Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения комплексных исследований особенностей процессов природной биоминерализации применительно к созданию нанокомпозитных материалов

*Кульчин Ю.Н., *Вознесенский С.С, **Братская С.Ю., *Безвербный А.В., **Щипунов Ю.А.
* Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, г. Владивосток
**Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток

В проекте реализован новый подход к поиску решения проблемы создания принципиально новых наноматериалов: на основе комплексных исследований и моделирования с использованием возможностей Центра коллективного пользования научным оборудованием биогенных нано- и микроструктурированных композитных материалов и моделирования наноструктурной организации природных биоминералов - спикул морских стеклянных губок. Разработаны основы создания биомиметических функциональных наноматериалов для фотоники, наноэлектроники и медицины. Комплексность исследований состоит в изучение структурных особенностей, морфологии, физических, химических и биохимических свойств природных биоминеральных структур, как основы для разработки принципиально новых перспективных нанокомпозитных материалов для фотоники, наноэлектроники и медицины.

В рамках проекта (1) выполнены междисциплинарные исследования аналитическими методами на базе имеющихся у ЦКП специализированных комплексов (лабораторий) и групп исследователей; (2) исследованы морфо-функциональная организация и физико-химические свойства кремнийорганических морских биоминералов; (3) исследованы наноструктурированные объекты биологического происхождения с квазипериодическим пространственным распределением оптических характеристик как перспективных материалов фотоники и микроэлектроники; (4) проведено моделирование наноструктурной организации природных биоминералов, создаваемых морскими организмами; (5) разработаны основы создания лабораторных образцов биомиметических нелинейно-оптических нанофазных материалов и многослойных волноводных нанокомпозитных структур на базе слоистых гетерогенных сред с наночастицами; (6) проведены исследования полученных лабораторных образцов новых перспективных функциональных оптических нанокомпозитных материалов.

Разработаны научные основы технологии получения лабораторных образцов гетерогенных материалов с наночастицами оксидов металлов. Предложенный метод позволяет получать гетерогенные оптически прозрачные материалы из полимерного оптического компаунда и оксидов металлов с контролируемой массовой долей наночастиц. Технология получения твердофазного композита может применяться как для создания объёмных сред, так и для изготовления волноведущих плёнок, по технологии близкой к толстоплёночной. Проведены исследования лабораторных образцов гетерогенных структур с наночастицами оксидов металлов как материалов для создания устройств управления излучением и обработки информации. Полученные материалы обладают высокой пропускающей способностью излучения в видимом и в инфракрасном спектре. Показано, что метод молекулярного наслаивания на поверхности натрийсиликатного или кварцевого стекла позволяет получать многослойные оптически прозрачные плёнки органсилоксанов. Разработаны научные основы технологии получения лабораторных образцов нанофазных кремнийорганических нанокомпозитных биомиметических материалов на основе матриц полисахаридов природного происхождения и Si-прекурсора.
В рамках развития и функционирования ЦКП созданы 10 специализированных научных комплексов, разработана новая комплексная методика исследований физико-химических свойств морских композитных материалов. Уникальной особенностью проводимых исследований физико-химических и нелинейно-оптических свойств биоминералов было комплексное использование атомно-силовой, сканирующей электронной и оптической микроскопии, параметрического генератора когерентного излучения и фемтосекундного лазерного комплекса с длительностью импульсов < 40 фс и энергией импульсов 1 мДж, а также широкого спектра других приборов для регистрации исследуемых параметров.

В результате проведенных комплексных исследований особенностей процессов природной биоминерализации разработаны лабораторные образцы новых перспективных функциональных нанокомпозитных оптических материалов, а также основы создания биомиметических функциональных наноматериалов для фотоники, наноэлектроники и медицины на базе моделирования принципов формирования слоистых структур, возникших в процессе эволюции морских организмов.

В результате продуманного дооснащения удалось в рамках одного ЦКП создать уникальные оперативные сопряженные метрологические цепочки оптических, микроскопических и других аналитических исследований. Это позволяет существенно повысить оперативность, эффективность и качество междисциплинарных исследований по заказам организаций на базе имеющихся у ЦКП специализированных комплексов (лабораторий) и групп исследователей.

К списку тезисов конференции