Печать
Просмотров: 1124

Научная группа доцента А. А. Маньшиной

Опубликовано в Научные группы 11.05.2017

Научная группа кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения

Лазерно-индуцированные химические процессы для создания новых материалов, структур и функциональных элементов

Состав научной группы

Руководитель

Маньшина Алина Анвяровна, доктор химических наук, доцент

Состав

Студенты и аспиранты института химии и физического факультета СПбГУ.

В сотрудничестве с:

  • Михайлов М.Д., д.х.н., проф. ОАО «Научно-исследовательский и технологический институт оптического материаловедения», Санкт-Петербург;
  • Королев Д.В., к.т.н., доцент, Торопова Я.Г., к.б.н., с.н.с., НИЛ нанотехнологий, Институт экспериментальной медицины, Санкт-Петербург;
  • Зигель В.В., к.х.н., с.н.с., Санкт -Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург;
  • Жульен Бахман, проф. Университет Эрланген-Нюрнберг, Германия; Герд Лёйкс, проф, институт Макса-Планка науки о свете, Германия;
  • Петер Банзер, проф, институт Макса-Планка науки о свете, Германия

Тематика научной группы

  • Прямой лазерный синтез наночастиц из водных растворов.
  • Лазерно-индуцированная структурная модификация  объемных оптических материалов.
  • Лазерно-индуцированный синтез гибридных металл/углеродных наноматериалов сложного состава и морфологии с уникальными функциональными свойствам.
  • Исследование динамики взаимодействия белков плазмы крови с магнитными наночастицами.
  • Гибридные металл/углеродные наноструктуры для детектирования биотоксичных веществ сложной природы в экологическом мониторинге.
  • Плазмонно-усиленные эффекты (люминесценция, КРС) в гибридных наноструктурах.
  • Создание и исследование мультиметаллических электрокаталитически активных нанопористых поверхностей.

Воздействие лазерного излучения на химическую систему позволяет реализовать разнообразные способы инициации химических реакций за счет термохимического, фотохимического, либо спектрально-селективного возбуждения и, как результат, получать структуры и материалы с уникальными физико-химическими и функциональными свойствами. На рисунке 1 представлены наноструктуры – наночистицы (а), «флэйки» (flake) (б), цветы (flowers) (в, г) – полученные в результате воздействия лазерного излучения на границу раздела раствор/подложка. Вариация параметров лазерного воздействия позволяет управлять свойствами наноструктур, в частности морфологией, химическим составом и структурой. Сложный компонентный состав наноструктур (углеродная аморфная либо кристаллическая матрица с внедренными металлическими нанокластерами) определяет уникальные функциональные свойства – возможность их использования для детектирования ультрамалых объемов низкоконцентрированных примесей, электрокаталитичекую активность, двулучепреломление и нелинейные эффекты (для флэйков и звезд).

Рисунок 1 – СЭМ изображения синтезированных наноструктур:

(а)

(б)

(в)

(г)

 Кроме того отдельное внимание уделяется исследованию процессов лазерно-индуцированной трансформации исходных объектов-прекурсоров и последующих процессов самоорганизации с формированием наноструктур и наноматериалов (Рисунок 2).

Рисунок 2. Схема лазерно-индуцированной трансформации супрамолекулярного комплекса [Laser-induced transformation of supramolecular complexes: approach to controlled formation of hybrid multi-yolk-shell Au-Ag@a-C:H nanostructures].

Проекты

  • Руководитель проекта: 12.20.271.2017, G-RISC C-2 2017, Preparation of higly ordered electrodes based on electrocatalitycally active multimetallic nanoparticles/ Создание высокоупорядоченных наноструктурированных электродов на основе электрокаталитически-активных мультиметаллических наночастиц.
  • Руководитель проекта: РФФИ 17-03-01284, Гибридные металл/углеродные наноструктуры для детектирования биотоксичных веществ сложной природы в экологическом мониторинге
  • Руководитель проекта: Соглашение № 14.604.21.0078 "Разработка метода синтеза наноразмерных ассоциированных гибридов для создания люминесцентных маркеров медико-биологического применения" 30.06.2014 - 31.12.2016 - 33,69 млн.руб.  В рамках ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы"
  • Ответственный исполнитель: ГК 14.513.11.0079 "Разработка научно-технологических основ лазерно-индуцированного синтеза гибридных наноструктурированных материалов для обнаружения нанограммовых количеств суперэкотоксикантов" (20.06.2013 - 02.11.2013), - 13,4 млн. руб. В рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям исследований на 2007 – 2013»
  • Руководитель проекта ГК № 16.513.11.3134  «Разработка метода синтеза нанокристаллических люминесцентных меток для визуализации молекулярных маркеров в клетках и тканях» (21.10.2011 – 09.09.2012) – 19,8 млн. руб. В рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям исследований на 2007 – 2013» По результатам экспертного анализа, проведенного Минобрнауки РФ, выполненный в рамках ГК № 16.513.11.3134 проект был отнесен  к категории «500 лучших».
  • Ответственный исполнитель ГК 02.513.12.3088 "Разработка метода получения наноструктурированных металлических элементов на поверхности диэлектриков с использованием лазерного осаждения металла из жидкой фазы для создания элементов устройств современной фотоники и микроэлектроники с участием научных организаций Финляндии" (01.10.2009 - 20.09.2010) - 7.2 млн.руб, В рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям исследований на 2007 – 2013»

Основные публикации

  1. Sandra Haschke, Dmitrii Pankin, Dr. Yuri Petrov, Sebastian Bochmann, Prof. Alina Manshina, Prof. Julien Bachman Design Rules for Oxygen Evolution Catalysis at Porous Iron Oxide Electrodes: A 1000-Fold Current Density Increase// ChemSusChem 2017, 10, 18, 3644–3651
  2. Stefanie Schlicht, Alexey Kireev, Anna Vasileva, Elena V Grachova, Sergey P Tunik, Alina A Manshina and Julien Bachmann A model electrode of well-defined geometry prepared by direct laser-induced decoration of nanoporous templates with Au-Ag@C nanoparticles// Nanotechnology, 2017,  28,  6
  3. Arakelian S., Kutrovskaya S., Kucherik A., Osipov A., Povolotckaia A., Povolotskiy A., Manshina A. Laser-induced synthesis of a nanostructured polymer-like metal-carbon complexes, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering 6. "Nanophotonics VI" 2016. С. 988425
  4. А.Manshina, Laser-inspired chemical transformations// Springer Series in Chemical Physics, 2017, 115, с. 243-251
  5. Ol’shin, P.K., Povolotskii, A.V., Man’shina, A.A., Markov, V.A., Sokolov, I.A. Optic properties of niobium-phosphate glasses containing lithium, sodium, and potassium oxides// Glass Physics and Chemistry, 2017, 43 (4), с. 294-297
  6. M. Y. Bashouti,   A. V. Povolotckaia,   A. V. Povolotskiy,   S. P. Tunik,   S. H. Christiansen,   G. Leuchs and   A. A. Manshina. Spatially-controlled laser-induced decoration of 2D and 3D substrates with plasmonic nanoparticles//RSC Adv., 2016, 6, 75681-75685
  7. I. E. Kolesnikov,   A. V. Povolotskiy,   D. V. Mamonova,   E. Lähderanta,   A. A. Manshina and   M. D. Mikhailov. Photoluminescence properties of Eu3+ ions in yttrium oxide nanoparticles: defect vs. normal sites//RSC Adv., 2016,6, 76533-76541
  8. Kucherik, S. Arakelian, T. Vartanyan, S. Kutrovskaya, A. Osipov, A. Povolotskaya, A. Povolotskii, A. Man’shina. Laser-induced synthesis of metal–carbon materials for implementing surface-enhanced Raman scattering//Opt. Spectrosc. (2016) 121: 263
  9. A.A. Manshina, E.V. Grachova, A.V. Povolotskiy, A.V. Povolotckaia, Yu.V. Petrov, I.O. Koshevoy, A.A. Makarova, D.V. Vyalikh, and S.P. Tunik Laser-induced transformation of supramolecular complexes: a novel approach to control formation of hybrid multi-yolk-shell Au-Ag@a-C:H nanostructures // Scientific Reports, 2015. — Vol. 5, — P. 12027
  10. M.Y. Bashouti, A. Manshina, A. Povolotckaia, A. Povolotskiy, A. Kireev, Y. Petrov, M. Mačković, E. Spiecker, I. Koshevoy, S. Tunik, S. Christiansen Direct laser writing of μ-chips based on hybrid C-Au-Ag nanoparticles for express analysis of hazardous and biological substances // Lab on a Chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology, 2015. — Vol. 15, — № 7. — P. 1742-1747
  11. I.E. Kolesnikov, D.V. Tolstikova, A.V. Kurochkin, S.A. Pulkin, A.A. Manshina, M.D. Mikhailov Concentration effect on photoluminescence of Eu3+-doped nanocrystalline YVO4, Journal of Luminescence Volume 158, Pages 469–474
  12. A.V. Povolotskaya, A.V. Povolotskiy, A.A. Manshina Hybrid nanostructures: Synthesis, morphology and functional properties // Russian Chemical Reviews, 2015. — Vol. 84, — №6. — P. 579
  13. Manshina, A. Povolotskiy, A. Povolotckaia, A. Kireev, Yu. Petrov, S. Tunik. Annealing effect: сontrolled modification of the structure, composition and plasmon resonance of hybrid Au-Ag/C nanostructures // Applied Surface Science, 2015. — Vol. 353, — P. 11-16
  14. I.E. Kolesnikov, A.V. Povolotskiy, D.V. Tolstikova, A.A. Manshina and M.D. Mikhailov Luminescence of Y3Al5O12:Eu3+ nanophosphors in blood and organic media // Journal of Physics D - Applied Physics, 2015. — № 48. — P. 075401
  15. A.A. Vasileva, I.A. Nazarov, P.K. Olshin, A.V. Povolotskiy, I.A. Sokolov, A.A. Manshina Structural features of silver-doped phosphate glasses in zone of femtosecond laser-induced modification // Journal of Solid State Chemistry, 2015. — Vol. 230, — P. 56-60
  16. M. Dubov, V. Mezentsev, A.A. Manshina, I.A. Sokolov, A.V. Povolotskiy, Y.V. Petrov Waveguide fabrication in lfithium-niobo-phosphate glasses by high repetition rate femtosecond laser: route to non-equilibrium material’s states // Optical Materials Express, 2014. — Vol. 4, — № 6. — P. 1197–1206
  17. A. Povolotskiy, A. Povolotckaia, Y. Petrov, A. Manshina, S. Tunik Laser-induced synthesis of metallic silver-gold nanoparticles encapsulated in carbon nanospheres for surface-enhanced Raman spectroscopy and toxins detection // Applied Physics Letters, 2013. — Vol. 103, — №11. Article number 113102

Патенты

  1. Колесников И. Е., Поволоцкий А. В., Маньшина А. А., Поволоцкая А. В. Патент РФ на изобретение № 2614245 «Способ получения гибридных плазмонно-люминесцентных маркеров»
  2. Маньшина А.А., Поволоцкий А.В., Иванова Т.Ю., Тверьянович Ю.С. Патент РФ на изобретение № 2323553 от 27.04.2008 «Способ лазерного осаждения меди из раствора электролита на поверхность диэлектрика».
  3. Маньшина А.А., Поволоцкий А.В., Поволоцкая А.В., Туник С.П., Кошевой И.О., Грунский О.С., Курочкин А.В., Тверьянович Ю.С. Патент РФ на изобретение № 2444161 от 15.07.2010 «Способ лазерного нанесения металлических покрытий и проводников на диэлектрики»
  4. Маньшина А.А., Борисов Е.Н., Поволоцкий А.В., Грунский О.С. Патент РФ на изобретение № 2498298 от 10.11.2013. «Устройство визуализации биологических объектов с нанометками»
  5. Маньшина А.А., Борисов Е.Н., Поволоцкий А.В., Грунский О.С. Патент РФ на полезную модель № 125458 от 22.08.2012 "Устройство для определения локализации атипичных клеток по люминесценции нанокристаллических меток в биологических тканях"
  6. Васильева А.С., Маньшина А.А., Поволоцкий А.В., Киреев А.А., Тверьянович А.С., Тверьянович Ю.С. Патент РФ на изобретение № 2 559 582 от 10.08.2015, «Халькогенидная подложка для биочипа»

Ответственный за содержание сайта Института химии: Роман Зумберов, r.zumberov@spbu.ru