Печать
Просмотров: 568

«Неорганические, гибридные и полимерные наноструктуры: синтез и функциональные свойства»: школа молодых учёных

Обновлено

Даты проведения: 26 января – 8 февраля 2023 года.

Место проведения: СПбГУ, Петергоф, Университетский пр., д. 26.

Заявки принимаются по 20.01.2023 (включительно).

Организаторы: Санкт-Петербургский государственный университет, Институт высокомолекулярных соединений РАН (ИВС РАН).

Формат проведения: двухнедельная стажировка в научных группах СПбГУ и ИВС РАН.

Цель проведения школы — формирование и развитие у слушателей профессиональных знаний, умений и практических навыков экспериментальной работы, изучение передового опыта научных исследований.

Слушатели: приглашаются обучающиеся 3 и 4 курсов бакалавриата и специалитета.

Программа школы

26 января — лекции ведущих учёных, экскурсии в ресурсные центры Научного парка СПбГУ.

27 января – 7 февраля — работа в научных коллективах по направлениям (список направлений см. ниже).

8 февраля — лекции ведущих учёных, экскурсии в ресурсные центры Научного парка СПбГУ и лабораториях ИВС РАН.

Темы обзорных лекций

  • Нанотехнологи в биологии и медицине
  • Ионика, или как заставить ионы быстро «бегать» в твёрдом теле
  • Фемтохимия
  • Гидрогели и 3D-печать
  • Полимерные нанокомпозиты
  • Компьютерное моделирование молекулярных систем

Список направлений и темы предлагаемых проектов

Исследование фотохимических свойств и механизмов функционирования сенсора мембранного потенциала клетки на основе флуоресцентного белка, с использованием современных методов компьютерного моделирования и спектроскопии с временным разрешением

Цель работы — знакомство студентов с современными методами компьютерного моделирования и спектроскопии, используемыми для изучения процессов, происходящих в фоточувствительных биологических молекулах, и их применение для молекулярного дизайна сенсоров на основе флуоресцентных белков.

Стажировка включает в себя:

  • Знакомство с современными методами компьютерного моделирования биологических молекул на различном уровне детализации — от классических молекулярно-механических моделей до квантово-механических моделей для описания фотохимических реакций в белках.
  • Проведение моделирования структуры, спектральных свойств и молекулярной динамики флуоресцентного белка, сенсора мембранного потенциала клетки. Анализ результатов моделирования.
  • Изучение современных методов спектроскопии для исследования фотохимических процессов в биологических молекулах. Проведение экспериментов по изучению фотохимических свойств флуоресцентного белка, сенсора мембранного потенциала клетки.
  • Обработка и анализ результатов. На основании полученных данных - проведение рационального молекулярного дизайна флуоресцентного белка, сенсора мембранного потенциала клетки, с улучшенными спектральными характеристиками.

Наноматериалы в водородной энергетике

Цель работы — ознакомить студентов с основными направлениями развития современной водородной энергетики и перспективными наноматериалами, которые определяют уровень её развития.

Стажировка включает в себя:

  • Освоение начальных методик работы с базами данных научных публикаций и краткое изучение современного уровня развития водородной энергетики и её роли в современной энергетике. Знакомство с основными типами устройств, применяемых в водородной энергетике и среди них генераторами водорода, мембранами для его очистки, системами для хранения водорода, энергетическими устройствами, использующими водород в качестве топлива, например, водородными топливными ячейками, и т.д.
  • Изучение основ программируемого послойного синтеза наноматериалов в условиях «мягкой химии» и методик синтеза нанослоёв ряда оксидов переходных металлов и наночастиц благородных металлов.
  • Самостоятельный синтез перспективных наноматериалов в лаборатории научной группы «Программируемый послойных синтез наноразмерных материалов» кафедры химии твёрдого тела и изучение основных электрокаталитических свойств полученных соединений при получении водорода по реакции разложения воды.
  • Сравнение полученных результатов с литературными данными, составление отчёта о работе и краткого плана-прогноза развития данной тематики.

Парадокс запрещённой зоны селенида серебра

Цель работы — ознакомление студентов с примером комплексного подхода к решению материаловедческих задач.

Стажировка включает в себя:

  • По литературным данным оптическая ширина запрещённой зоны плёнок Ag2Se на полтора порядка превосходит аналогичный параметр объёмного материала, что является необычно большим различием для эффекта размерного квантования. Необходимо проверить возможность объяснения указанного различия малым размером кристаллических зёрен в плёнках.
  • Получение плёнок Ag2Se лазерной абляцией предварительно полученного высокотемпературным синтезом объёмного Ag2Se.
  • Измерение оптической ширины запрещённой зоны плёнок различной толщины по спектрам пропускания и люминесценции; контроль размера кристаллических зёрен в плёнках методом РФА (метод Шеррера).
  • Обсуждение. В рамках обсуждения будет проведено сопоставление оптической ширины запрещённой зоны, измеренной двумя методами, и размеров кристаллических зёрен. В случае обнаружения между ними обратной зависимости будет проведена оценка радиуса экситонов, позволяющего объяснить столь большую оптическую ширину запрещённой зоны плёнок размерным квантованием.

Электронные свойства молекулярных материалов

Цель стажировки — ознакомление обучающихся с основами современных подходов исследованию структурных и электронных свойств материалов органической электроники.

Стажировка включает в себя:

  • Ознакомление со структурными и электронными свойствами молекулярных материалов, известными ранее из литературных источников.
  • Ознакомление с возможностями современного научно-исследовательского оборудования в плане исследования материалов органической электроники, включая оборудование в составе Научного парка СПбГУ, в том числе РЦ «Физические методы исследования поверхности» и РЦ «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники».
  • Ознакомление с возможностями анализа результатов экспериментов и теоретических расчётов структурных и электронных свойств молекулярных материалов.

Лазерный синтез плазмонных наноструктур для сенсорных приложений. на основе гигантского комбинационного рассеяния

Цель работы — знакомство с методикой лазерного синтеза, способами контролируемого управления свойствами синтезируемых наноструктур, изучение эффекта плазмонного резонанса и гигантского комбинационного рассеяния света

Стажировка включает в себя:

  • Проведение экспериментов по лазерному синтезу наноструктур
  • Получение образцов наноструктур для последующих исследований их физико-химических и функциональных свойств.
  • Определение частоты плазмонного резонанса.
  • Изучение процесса гигантского комбинационного рассеяния света для стандартных аналитов и аналитов, представляющих значимость для экологии.
  • Определение предела детектирования искомых аналитов.

Дизайн «умных лекарств» с использованием углеродных наноструктур

Цель работы — ознакомление студентов с основами современных подходов к синтезу, характеризации и биомедицинскому изучению потенциальных лекарственных препаратов.

Стажировка включает в себя:

  • знакомство с планированием стратегии функционализации углеродных наноструктур (фуллеренов, нанотрубок, графенов, наноалмазов) цитостатическими препаратами и векторами для адресной доставки;
  • знакомство с современными физико-химическими методами характеризации конъюгатов на основе углеродных наноструктур (ЯМР-, ИК-, УФ-спектроскопия, масс-спектрометрия, термогравиметрический анализ, рентгенофазовый анализ, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, элементный анализ, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, высокоэффективная жидкостная хроматография);
  • in vitro изучение полученных материалов (исследование фотодинамических свойств, гемосовместимости, генотоксичности, противоопухолевой активности, термодинамических характеристик связывания синтезируемых соединений с транспортными белками крови и ДНК).

Новые функциональные материалы на основе полимерных нанокомпозитов

В ходе работы вы познакомитесь с методами:

  • Создания полимер-неорганического композита по растворной технологии путём введения дисперсии наночастиц в полимерную матрицу.
  • Изготовление полимерных и нанокомпозитных плёнок.
  • Исследования механических характеристик полимерных материалов: жёсткость, прочность, деформируемость.
  • Исследование термостойкости полимерных материалов и их термо-механического поведения.

Исследование структуры электролитных систем с использованием атомистического компьютерного моделирования

Цель работы — ознакомление студентов с основами современных подходов в атомистическом компьютерном моделировании, представление возможностей данных подходов.

Стажировка включает в себя:

  • Знакомство с современным программным обеспечением для создания атомистических моделей молекулярных систем, проведения моделирования методом молекулярной динамики, визуализации и анализа результатов моделирования.
  • Создание ячейки моделирования. Формирование топологии исследуемых систем.
  • Проведение моделирования методом молекулярной динамики.
  • Анализ результатов моделирования. Исследование структурных особенностей исследуемых систем. Сравнение результатов с экспериментальными данными.

3D-печать электроактивных гидрогелей на основе наноцеллюлозы

Стажировка включает знакомство с методами:

  • Бактериальный синтез целлюлозы.
  • Получение нановолокон целлюлозы и их анализ с помощью методов атомно-силовой микроскопии и ИК-спектроскопии.
  • Приготовление составов для 3D-печати. Формирование изделия методом 3D-печати с УФ-отверждением.
  • Тестирование механических характеристик полученных материалов.

Исследование механизмов действия фармакологических агентов, блокаторов ионных каналов

Цель работы — ознакомление студентов с современными методами спектроскопии, компьютерного моделирования и электрофизиологии, используемыми при изучении фармакологических препаратов.

Стажировка включает в себя:

  • Знакомство с современными методами спектроскопии, включая спектроскопию с временным разрешением. Проведение экспериментов по изучению фотохимических свойств фотоактивируемых блокаторов ионных каналов.
  • Знакомство с современными методами компьютерного моделирования, используемыми при дизайне фармакологических агентов. Проведение моделирования физико-химических свойств фотоактивируемых блокаторов ионных каналов. Анализ и обработка результатов моделирования, сравнение с экспериментальными данными.
  • Изучение электрофизиологических методов для проверки активности лекарственного препарата на клеточном уровне. Изучение современных методов работы с клетками, включая нейроны.

Условия участия

Участие в школе осуществляется на конкурсной основе.

Заявка должна содержать:

  1. фамилию, имя, отчество
  2. место обучения (название учебного заведения и факультет, в котором проходит обучение)
  3. текущий курс обучения в бакалавриате (специалитете)
  4. краткое описание научно-исследовательских работы
  5. список научных публикаций (обязательно указание DOI)
  6. мотивационное письмо
  7. краткое описание предполагаемого проекта
  8. копию справки из учебного отдела ВУЗа, в котором проходит обучение
  9. дополнительные документы, которые принимаются во внимание при отборе для участия в школе: сертификат, подтверждающий владение английским языком; эссе, которое содержит краткое изложение текущей научно-исследовательской работы студента (не более одной стр. А4).

Мотивационное письмо (не более одной стр. А4) может быть представлено на русском или английском языке. Мотивационное письмо на английском языке предоставляет приоритет в конкурсе на участие в школе. В письме необходимо изложить информацию, которая позволит оценить степень заинтересованности конкурсанта в участии.

Заявку необходимо направить до 21.01.2023 на адрес электронной почты alexey.povolotskiy@spbu.ru.

Контактное лицо: Алексей Валерьевич Поволоцкий, эл.почта: alexey.povolotskiy@spbu.ru.

Новости СПбГУ