Область научных интересов

Основная развиваемая научная идея

Регулирование морфологии и химического состава неорганических наночастиц различной природы как механизм управления их функциональными свойствами и функциональными свойствами материалов на их основе.

Химическое материаловедение

Разработка химических подходов к регулированию морфологии и свойств неорганических наночастиц при их синтезе из растворов и комплексное изучение взаимосвязи между морфологическими особенностями наноразмерных объектов и их физическими и физико-химическими свойствами

Расчетный эксперимент

Применение расчетных методов для характеризации получаемых объектов и происходящих в реакционной среде процессов

Химический дизайн нанообъектов и наноматериалов на их основе

Направленное изменение морфологических параметров индивидуальных наночастиц и композитов на их основе для получения заданных функциональных свойств (в том числе получение гибридных наноматериалов).

Результаты фундаментальных исследований, проводимых в группе, далее используются для разработки:

• высокоэффективных катализаторов для очистки сточных вод от загрязнителей различной природы;
• агентов для МРТ, гипертермии и магнитного разделения на основе биосовместимых оксидов железа;
• биосовместимой керамики (в том числе двойной функциональности) и полимерно-неорганических композитов для восстановления костной ткани;
• «умных» покрытий для стекол;
• материалов для сверхплотной магнитной записи;
• сорбентов и катализаторов;
• материалов для литий-ионных батарей и электрохимических источников тока;
• материалов для термочувствительных элементов;
• компонентов лакокрасочных покрытий и сорбентов с антибактериальной активностью.

Направления исследований и проекты

Направления исследований

• Неорганические наночастицы с различными морфологическими параметрами как стабилизаторы коллоидных систем
• Взаимосвязь «состав – структурные характеристики – оптические свойства» в наночастицах допированных оксидных широкозонных полупроводников различной морфологии
• Оптимизация целевых физико-химических свойств материала за счет рационального дизайна композитов сложной структуры на основе неорганических наночастиц различной химической природы
• Регулирование функциональных свойств наночастиц типа ядро-оболочка путем контролируемого варьирования морфологических параметров компонентов
• Наночастицы биосовместимых фосфатов кальция различной морфологии и их применение для медицины, биотехнологии и косметической промышленности

Проекты, поддержанные внебюджетным финансированием

грант РФФИ 18-03-01066 Разработка перспективного общего подхода к модификации наночастиц магнетита для получения новых многофункциональных материалов для in vitro и in vivo диагностики и персонализированного лечения (руководитель Осмоловский М.Г.)

Проект направлен на решение фундаментальной и одновременно прикладной проблемы создания многофункциональных биоматериалов, без которых невозможен переход к персонализированной медицине (диагностика in vivo и in vitro, а также адресное лечение). Актуальность решения проблемы получения подобных материалов обусловлена необходимостью создания недорогих и действенных аналогов разрабатываемых в настоящее время импортных препаратов новых типов. Настоящим проектом в рамках предложенного подхода предлагается решить частную, но весьма трудоемкую задачу — разработать принципиально новые алгоритмы создания наночастиц типа ядро-оболочка, где магнитное ядро задает основную функциональность, а оболочка — дополнительную, а также изучить пути получения этой функциональности и возможности ее предсказания.

грант РФФИ 20-03-00762 Разработка подходов к компьютерному моделированию процессов роста наночастиц из растворов: теоретическое и экспериментальное исследование на примере диоксида олова — материала с фотокаталитической активностью (руководитель М.А. Вознесенский)

Проект направлен на решение фундаментальной задачи — построения описания процессов роста наночастиц и выявление основных факторов, влияющих на их размер и морфологию. В задачи проекта входит проведение химических экспериментов по получению гидротермальным методом наночастиц диоксида олова; характеризация полученных частиц (размер, форма, строение), исследования их оптических и фотокаталитических свойств; установление взаимосвязи между свойствами частиц и условиями синтеза; развитие методов стохастического описания процессов роста наночастиц по механизму ориентационного присоединения; разработка моделей, описывающих взаимодействие наночастиц в растворе; моделирование процессов роста наночастиц при условиях, выбранных для химических экспериментов; сравнение результатов численного и химического экспериментов; верификация разработанных моделей. Актуальность проекта связана с разработкой подходов к предсказанию условий синтеза, необходимых для получения наночастиц с заданными свойствами и с исследованием процессов синтеза наночастиц, обладающих фотокаталитической активностью, которые могут быть использованы для разложения циклических органических соединений при очистке сточных вод.

Публикации

2022 год

1. Vis-driven Cu-SnO₂ nanoparticles for water remediation – Enhancing of photocatalytic efficiency and other defect-related properties Anastasiia A. Podurets, Evgenii V. Beletskii , Evgenii V. Ubyivovk, Natalia P. Bobrysheva, Mikhail G. Osmolowsky , Mikhail A. Voznesenskiy , Olga M. Osmolovskaya Mater. Chem. Phys. 2022. Vol. 290. P. 126589. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.126589 IF 4.778, Q2
2. SnO₂ nanoparticles with different aspect ratio and structural parameters: fabrication, photocatalytic efficiency dependences and fast organic dyes degradation Daniil S. Kolokolov, Anastasiia A. Podurets, Vasilissa D. Nikonova, Pavel N. Vorontsov-Velyaminov, Natalia P. Bobrysheva, Mikhail G. Osmolowsky, Olga M. Osmolovskaya, Mikhail A. Voznesenskiy Appl. Surf. Sci. 2022. Vol. 599, № June. P. 153943. DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.153943 IF 7.392, Q1
3. The Strategy for Organic Dye and Antibiotic Photocatalytic Removal for Water Remediation in an Example of Co-SnO₂ nanoparticles Anastasiia Podurets, Valeria Odegova, Ksenia Cherkashina, Andrey Bulatov, Natalia Bobrysheva, Mikhail Osmolowsky, Mikhail Voznesenskiy, Olga Osmolovskaya J. Hazard. Mater. 2022. Vol. 436, № May. P. 129035. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.129035 IF 14.224, Q1
4. Experimental and Computational Study of Ni-doped SnO₂ as a Photocatalyst and Antibacterial Agent for Water Remediation: the Way for a Rational Design Anastasiia Podurets, Maria Khalidova, Ludmila Chistyakova, Natalia Bobrysheva, Mikhail Osmolowsky, Mikhail Voznesenskiy, Olga Osmolovskaya J. Alloys Compd. 2022, corrected proof. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.166950 IF 6.371, Q1

2021 год

1. Chemical and computational strategy for design of “switchable” sorbent based on hydroxyapatite nanoparticles for dispersive micro-solid phase extraction of tetracyclines Vakh C., Malkova K., Syukkalova E., Bobrysheva N., Voznesenskiy M., Bulatov A., Osmolovskaya O. Journal of Hazardous Materials, 2021, 419, 126504. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.126504 IF 14.224, Q1
2. Correlative experimental and theoretical characterization of transition metal doped hydroxyapatite nanoparticles fabricated by hydrothermal method Sadetskaya A.V., Bobrysheva N.P., Osmolowsky M.G., Osmolovskaya O.M., Voznesenskiy M.A. Materials Characterization, 2021, 173, 110911. DOI: 10.1016/j.matchar.2021.110911 IF 4.537, Q1
3. The effect of reaction medium and hydrothermal synthesis conditions on morphological parameters and thermal behavior of calcium phosphate nanoparticles Syukkalova E.A., Sadetskaya A.V., Demidova N.D., Bobrysheva N.P., Osmolowsky M.G., Voznesenskiy M.A., Osmolovskaya O.M. Ceramics International, 2021, 47(2), стр. 2809–2821. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.09.135 IF 5.532, Q1

2020 год

1. Theoretical and experimental approaches to the electro-optical study of boehmite nanoparticles with given morphology Osmolovskaya, O.M., Osmolowsky, M.G., Petrov, M.P., Voitylov, A.V., Vojtylov, V.V. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 586,124095 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058419305449?via%3Dihub IF 3.99, Q1
2. Capping agents as a novel approach to control VO₂ nanoparticles morphology in hydrothermal process: Mechanism of morphology control and influence on functional properties Petukhova, Y.V., Kudinova, A.A., Bobrysheva, N.P., Osmolowsky, M.G., Alekseeva, E.V., Levin, O.V., Osmolovskaya, O.M. Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology 255,114519 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092151072030026X?via%3Dihub IF 4.706, Q1
3. Morphology and doping concentration effect on the luminescence properties of SnO₂:Eu³⁺ nanoparticles Kolesnikov, I.E., Kolokolov, D.S., Kurochkin, M.A., Voznesenskiy, M.A., Osmolowsky, M.G., Lähderanta, E., Osmolovskaya, O.M. Journal of Alloys and Compounds 822,153640 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838820300037 IF 4.65, Q1
4. Magnetic headspace adsorptive microextraction using Fe₃O₄@Cr(OH)₃nanoparticles for effective determination of volatile phenols Timofeeva, I., Alikina, M., Osmolowsky, M., Osmolovskaya, O., Bulatov, A. New Journal of Chemistry 44(21), с. 8778-8783 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nj/d0nj00854k#!divAbstract IF 3.288, Q1
5. Effect of surfactant coating of Fe₃O₄ nanoparticles on magnetic dispersive micro-solid phase extraction of tetracyclines from human serum Cherkashina, K., Voznesenskiy, M., Osmolovskaya, O., Vakh, C., Bulatov, A. Talanta 214,120861 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914020301521 IF 5.339, Q1
6. Cobalt-doped hydroxyapatite nanoparticles as a new eco-friendly catalyst of luminol–H₂O₂ based chemiluminescence reaction: Study of key factors, improvement the activity and analytical application Vakh, C., Kuzmin, A., Sadetskaya, A., Bogdanova, P., Voznesenskiy, M., Osmolovskaya, O., Bulatov, A. Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 237,118382 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386142520303607?via%3Dihub IF 3.232, Q2
7. Fe₃O₄@HAp core–shell nanoparticles as MRI contrast agent: Synthesis, characterization and theoretical and experimental study of shell impact on magnetic properties Zheltova, V., Vlasova, A., Bobrysheva, N., Abdullin, I., Semenov, V., Osmolowsky, M., Voznesenskiy, Osmolovskaya, O. Applied Surface Science 531,147352 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433220321097?via%3Dihub IF 6.182, Q1
8. The effect of reaction medium and hydrothermal synthesis conditions on morphological parameters and thermal behavior of calcium phosphate nanoparticles" Evgeniya A. Syukkalova, Anastasia V. Sadetskaya, Natalya D. Demidova, Natalia P. Bobrysheva, Mikhail G. Osmolowsky, Mikhail A. Voznesenskiy, Olga M. Osmolovskaya Ceramics International, In Press, Journal Pre-Proof https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884220328297 IF 3.83, Q1
9. Enhanced visible-light photocatalytic activity of core–shell oxide nanoparticles synthesized by wet chemical precipitation and atomic layer deposition Author links open overlay Anastasiia Podurets, Daniil Kolokolov, Maïss K.S.Barr, Eugenii Ubyivovk, Mikhail Osmolowsky, Natalia Bobrysheva, Julien Bachmann, Olga Osmolovskaya Applied Surface Science, 533, 147520 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433220322777 IF 6.182, Q1

2019 год

1. Fe₃O₄-based composite magnetic nanoparticles for volatile compound sorption in the gas phase: determination of selenium(iv) Timofeeva, I., Alikina, M., Vlasova, A., Osmolowsky, M., Voznesenskiy, M., Volina, O., Moskvin, L., Osmolovskaya, O., Bulatov, A Analyst 144(1), с. 152-156 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/AN/C8AN01894D#!divAbstract IF 3.978, Q1
2. Tin oxide nanoparticles modified by copper as novel catalysts for the luminol-H₂O₂ based chemiluminescence system Vakh, C., Pochivalov, A., Podurets, A., Bobrysheva, N., Osmolovskaya, O., Bulatov, A. Analyst 144(1), с. 148-151 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/AN/C8AN01868E#!divAbstract IF 3.978, Q1
3. Effect of capping agents on Co polyol particles morphology, magnetic and catalytic properties Kotelnikova, S.V., Suslonov, V.V., Voznesenskiy, M.A., Bobrysheva, N.P., Osmolowsky, M.G., Rajabi, F., Osmolovskaya, O.M. Materials Chemistry and Physics 223, с. 745-750 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058418310046?via%3Dihub IF 3.408, Q2
4. Approaches to the Control of Morphological Parameters of Inorganic Nanoparticles in the Synthesis from Solutions Osmolovskaya, O.M., Petukhova, Y.V., Podurets, A.A., Syukkalova, E.A., Suslonov, V.V., Kolokolov, D.S., Kotel’nikova, S.V., Bobrysheva, N.P., Osmolowsky, M.G Russian Journal of General Chemistry 89(6), с. 1154-1161 https://link.springer.com/article/10.1134/S1070363219060094 IF 0.716, Q3
5. Solvent-free preparation of 1,8-dioxo-octahydroxanthenes employing iron oxide nanomaterials Rajabi, F., Abdollahi, M., Diarjani, E.S., Osmolowsky, M.G., Osmolovskaya, O.M., Gómez-López, P., Puente-Santiago, A.R., Luque, R. Materials 12(15),2386 https://www.mdpi.com/1996-1944/12/15/2386 IF 3.057, Q2
6. Polymer composites containing dispersed VO₂ of various polymorphs: Effects of polymer matrix on functional properties Petukhova, Y.V., Kudinova, A.A., Bobrysheva, N.P., Levin, O.V., Osmolowsky, M.G., Osmolovskaya, O.M. Materials Chemistry and Physics 235,121752 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058419305449?via%3Dihub IF 3.408, Q2

Информация для студентов

Группа приглашает студентов для выполнения курсовых работ по неорганической, аналитической и физической химии, а также магистерских и кандидатских диссертаций.

Нанотехнологии уже давно перестали быть чем-то экзотическим, в России и мире существует большое количество научных групп, занимающихся исследованием наночастиц, но эта область оказывается столь широкой, что работы всем хватит на многие десятилетия вперёд.

Общепринятым считается относить к нанообъектам и нанотехнологиям что-то имеющее размер менее 100 нм хотя бы в одном измерении. Если мы переходим на наноуровень — исследуем что-то, что имеет право на приставку «нано», то мы обнаружим совершенно новые взаимосвязи между строением и свойствами. А для того, чтобы получить нанообъект с заданным строением, нужны совершенно определённые условия синтеза, и это зачастую требует отдельного большого исследования.

Трио «Условия синтеза–строение–свойства» важно изучать для разработки новых нанотехнологичных устройств и технологий. Одной идеи на миллион для нанотехнологии недостаточно, нужно знать, как это сделать.

В нашей группе есть набор тем, над которыми работа ведётся достаточно давно, например, синтез и исследование наночастиц допированного диоксида олова, гидроксиапатита или бёмита, создание частиц типа ядро-оболочка с магнитным ядром из оксида железа и защитной оболочкой из оксида цинка или гидроксиапатита, синтез композитных материалов на основе наночастиц, но мы не ограничиваем себя указанными темами и всегда готовы взяться за что-то новое.

Существуют различные методы синтеза наночастиц, а в рамках каждого метода существует большое количество различных процедур. Даже для, казалось бы, хорошо изученных наночастиц можно всегда найти что-то новое, что никто никогда не делал. Для понимания того, что получилось в результате синтеза, существует большое количество методов характеризации, часть из которых доступны в нашей лаборатории, часть – в ресурсных центрах Университета.

Работа в нашей группе, помимо синтеза наночастиц, позволит вам научиться основательно подходить к решению поставленной задачи – провести обзор того, что было сделано до вас, выделить наиболее перспективные с точки зрения решения задачи подходы, комплексно подойти к рассмотрению полученных промежуточных результатов и четко сформулировать выводы; вы получите опыт работы в слаженной команде, что, безусловно, будет оценено, где бы вы не оказались в будущем.