Коллаборация

Associate Professor MIZOSHIRI Mizue
Nagaoka University of Technology

Доцент, к.х.н. Шишов Андрей Юрьевич
Институт химии СПбГУ

Prof. Dr. rer. nat. Evgeny Gurevich
Ruhr-Universität Bochum
Applied Laser Technologies

Prof. Nadezhda Bulgakova, Dr.Sc.
Research Programme Leader
HiLASE centre, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences

Prof. Daeho Lee
Department of Mechanical Engineering, Gachon University

Dr. Paulius Gečys
Center for Physical sciences and technology
Head of Laser micro-fabrication laboratory

к.ф-м.н. Кучмижак Александр Андреевич
ФГБУН Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Владивосток

Dr. Karolis Ratautas
Center for Physical sciences and technology
Vilnius, Lithuania

Prof. Nadezhda Bulgakova, Dr.Sc.
Research Programme Leader
HiLASE centre, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences

Научная группа оптических сенсоров (руководитель к.х.н., доцент Мария Анатольевна Пешкова)

Направления исследований

Применение глубоких эвтектических растворителей для формирования металлических и композитных микропаттернов под действием лазерного излучения

(совместно с доц. А.Ю. Шишовым)

Настоящий проект появился в рамках совместная работа кафедры лазерной химии и аналитической химии. В работе показана возможность лазерного осаждения меди на диэлектрические подложки с применением новых растворителей — глубокие эвтектические растворители. Это позволило более чем в 150 раз увеличить скорость осаждения и существенно упростить процедуру.

(рисунок выполнен Владимиром Сосновским)

Предложенная технология является чрезвычайно перспективной для быстрого изготовления проводящих металлических материалов для многоцелевого применения и может успешно конкурировать с другими известными технологиями с использованием лазера, такими как лазерное спекание и LIFT. В дальнейшем планируется изучить возможность синтеза полиметаллических и композитных материалов на основе меди и других металлов, включая никель, хром, кобальт и цинк.

Исполнители: Дмитрий Гордейчук, Александра Левшакова, Илья Тумкин.

---

Лазерно-индуцированное осаждение переходных (Cu, Ni, Co) и благородных (Au, Ag, Ru, Ir, Pt) металлов из водных и металлорганических комплексов

(совместно со с.н.с. М.С. Пановым)

Проводятся работы по лазерно-индуцированному осаждению металлов из водных и органических комплексов. Данное направление является продолжением серии работ, которые были инициированы на кафедре более 10 лет назад. Методом лазерно-индуцированного синтеза из раствора получены микропаттерны на основе благородных металлов (Ru, Ir, Pt), а также проводится модификация поверхности электродов для изготовления электрокаталитически активных материалов и сенсорных платформ.

Исполнители: Евгения Хайруллина.

---

Применение метода поверхностной селективной металлизации полимерных материалов для создания гибких настраиваемых сенсорных платформ для детектирования биоаналитов

(Совместно с Dr. Karolis Ratautas и Prof. Gediminas Raciukaitis из 3D Technologies and Robotics Laboratory, Center for Physical Sciences and Technology)

Данное направление посвящено лазерным методам синтеза и модификации электродных материалов для создания бесферментных сенсорных платформ на поверхности полимеров. Носимые сенсорные платформы, в том числе электрохимические, в последнее время привлекают огромное внимание в академическом сообществе как в сфере разработки новых материалов и синтетических подходов, так и с точки зрения инженерных задач создания данного типа устройств и интеграции их отдельных функциональных элементов.

Проводятся работы по селективной химической (и электрохимической) модификации микроэлектродов, полученных с помощью двухстадийного лазерного метода. Такой подход позволит создавать сенсорный материал для дальнейшего детектирования различных аналитов, сред которых глюкоза, нейромедиаторы, аминокислоты и т.д.

Исполнители: Евгения Харйуллина, Александра Левшакова, Александра Смиховская, Алексей Погодаев.

---

Изучение метода селективного лазерного спекания для создания элементов микроэлектроники и сенсорных платформ для детектирования целевых аналитов

(совместно с проф. Мизошири)

Данное направление исследований проводится в рамках проекта РФФИ и Японского общества продвижения науки. Тема проекта «Метод лазерного "прямого письма" металлических и композитных паттернов для создания микроустройств на гибких полимерных подложках».

В данном проекте методом селективного лазерного спекания (Selective Laser Sintering) проводится синтез материалов на основе меди, никеля и кобальта на поверхности стекла, стеклокерамики, а также полимерных материалов. Синтезированные материалы могут применяться в качестве гибких проводников или микроэлектродов, а также могут найти применение в качестве термоэлектрических элементов.

Исполнители: Илья Тумкин, Евгения Хайруллина

Публикации

2022

• Evgeniia M. Khairullina, Karolis Ratautas, Maxim S. Panov, Vladimir S. Andriianov, Sarunas Mickus, Alina A. Manshina, Gediminas Račiukaitis & Ilya I. Tumkin «Laser-assisted surface activation for fabrication of flexible non-enzymatic Cu-based sensors». Microchimica Acta 189 (259) (2022). DOI: 10.1007/s00604-022-05347-w [IF= 6.408].
• Andrey V. Kalinichev, Anastasia V. Kravchenko, Ivan P. Gryazev, Arseniy A. Kechin, Oleg R. Karpukhin, Evgeniia M. Khairullina, Liudmila A. Kartsova, Anna G. Golovkina, Vladimir A. Kozynchenko, Maria A. Peshkova and Ilya I. Tumkin «Classification of ballpoint pen inks based on selective extraction and subsequent digital color and cluster analyses» Analyst, 2022,147, 3055-3064. DOI: 1039/D2AN00482H [IF= 5.227].
• Avilova EA, Khairullina EM, Shishov AY, Eltysheva EA, Mikhailovskii V, Sinev DA, Tumkin II. «Direct Laser Writing of Copper Micropatterns from Deep Eutectic Solvents Using Pulsed near-IR Radiation» Nanomaterials. 2022; 12(7): 1127. DOI: 10.3390/nano12071127 [IF= 5.719].
• Mizoshiri M, Yoshidomi K, Darkhanbaatar N, Khairullina EM, Tumkin II. «Effect of Substrates on Femtosecond Laser Pulse-Induced Reductive Sintering of Cobalt Oxide Nanoparticles» Nanomaterials. 2021; 11(12): 3356. DOI: 10.3390/nano11123356 [IF= 5.719].
• Kirill V. Grzhegorzhevskii, Andrey D. Denikaev, Maria V. Morozova, Victoria Pryakhina, Evgeniia Khairullina, Ilya Tumkin, Olga Taniya and Alexander A. Ostroushko «The precise modification of a nanoscaled Keplerate-type polyoxometalate with NH₂-groups: reactive sites, mechanisms and dye conjugation» Inorg. Chem. Front., 9, 1541-1555 (2022). DOI: 10.1039/D1QI01454D [IF= 7.779].
• Levshakova A.S., Khairullina E.M., Logunov L.S., Panov M.S., Mereshchenko A.S., Sosnovsky V.B., Gordeychuk D.I., Shishov A.Y., Tumkin I.I. «Highly rapid direct laser fabrication of Ni micropatterns for enzyme-free sensing applications using deep eutectic solvent» Materials Letters 308, № 131085 (2022). DOI: 10.1016/j.matlet.2021.131085 [IF= 3.574].

2021

• Mizoshiri M, Yoshidomi K, Darkhanbaatar N, Khairullina EM, Tumkin II. Effect of Substrates on Femtosecond Laser Pulse-Induced Reductive Sintering of Cobalt Oxide Nanoparticles. Nanomaterials. 2021; 11(12): 3356. DOI: 10.3390/nano11123356 [IF= 5.719].
• Andrey Shishov, Dmitry Gordeychuk, Lev Logunov, Aleksandra Levshakova, Elena Andrusenko, Ivan Chernyshov, Elena Danilova, Maxim Panov, Evgeniia Khairullina and Ilya Tumkin «Laser-induced deposition of copper from deep eutectic solvents: optimization of chemical and physical parameters» New J. Chem., 2021,45, 21896-21904. DOI: 10.1039/D1NJ04158D [IF= 3.925].
• Nikolai Yu. Tiuftiakov, Andrey V. Kalinichev, Evgeniia Khairullina, Elizaveta K. Gigiadze, Maria A. Peshkova, and Ilya I. Tumkin «Simple and Cost-Efficient Classification of Ballpoint Pen Inks Using Digital Color Analysis» Analytical Chemistry 2021 93 (12), 5015-5019. DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05334 [IF= 8.008].
• Khairullina E.M., Tumkin I.I., Stupin D.D., Smikhovskaia A.V., Mereshchenko A.S., Lihachev A.I., Vasin A.V., Ryazantsev M.N., Panov M.S. Laser-Assisted Surface Modification of Ni Microstructures with Au and Pt toward Cell Biocompatibility and High Enzyme-Free Glucose Sensing // ACS Omega // Volume 6, Issue 28, 2021, Pages 18099-18109. DOI: 10.1021/acsomega.1c01880.
• Khairullina E.M., Panov M.S., Andriianov V.S., Ratautas K., Tumkin I.I., Raciukaitis G. High rate fabrication of copper and copper-gold electrodes by laser-induced selective electroless plating for enzyme-free glucose sensing // RSC Advances// Volume 11, Issue 32, 2021, Pages 19521-19530. DOI: 10.1039/D1RA01565F.
• Tumkin I.I., Khairullina E.M., Panov M.S., Yoshidomi K., Mizoshiri M. Copper and nickel microsensors produced by selective laser reductive sintering for non-enzymatic glucose detection // Materials // Volume 14, Issue, 2021, Номер статьи 2493.
• Tiuftiakov N.Y., Kalinichev A.V., Khairullina E., Gigiadze E.K., Peshkova M.A., Tumkin I.I. Simple and Cost-Efficient Classification of Ballpoint Pen Inks Using Digital Color Analysis // Analytical Chemistry // Volume 93, Issue 12, 2021, Pages 5015-5019. DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05334.

2020

• Panov M.S., Grishankina A.E., Stupin D.D., Lihachev A.I., Mironov V.N., Strashkov D.M., Khairullina E.M., Tumkin I.I., Ryazantsev M.N. In situ laser-induced fabrication of a ruthenium-based microelectrode for non-enzymatic dopamine sensing // Materials // Volume 13, Issue 23, 2020, № 5385.
• Panov, M.S., Khairullina, E.M., Vshivtcev, F.S., Ryazantsev, M.N., Tumkin, I.I. Laser-induced synthesis of composite materials based on iridium, gold and platinum for non-enzymatic glucose sensing // Materials // Volume 13, Issue 15, 2020, № 3359. DOI: 10.3390/ma13153359.
• Vidyakina, A.A., Kolesnikov, I.E., Bogachev, N.A., Skripkin, M.Y., Tumkin, I.I., Lähderanta, E., Mereshchenko, A.S. Gd³⁺-doping effect on upconversion emission of NaYF₄: Yb³⁺, Er³⁺/Tm³⁺ microparticles // Materials // Volume 13, Issue 15, August 2020, № 3397, Pages 1-12.
• Andriianov V.S., Mironov V.S., Smikhovskaia A.V., Khairullina E.M., Tumkin I.I. Laser-induced synthesis of carbon-based electrode materials for non-enzymatic glucose detection // Optical and Quantum Electronics // Volume 52, Issue 1, 1 January 2020, Номер статьи 45.

2019

• Panov M., Aliabev I., Khairullina E., Mironov V., Tumkin I. Fabrication of nickel-gold microsensor using in situ laser-induced metal deposition technique // Journal of Laser Micro Nanoengineering // Volume 14, Issue 3, 2019, Pages 266-239.
• Shishov, A., Gordeychuk, D., Logunov, L., Tumkin, I. High rate laser deposition of conductive copper microstructures from deep eutectic solvents // Chemical Communications // Volume 55, Issue 65, 2019, Pages 9626-9628. DOI: 10.1039/C9CC05184H.
• A.V. Smikhovskaia, V. S.Andrianov, E. M. Khairullina, D. V. Lebedev, M. N. Ryazantsev, M. S. Panov, I. I.Tumkin, In situ laser-induced synthesis of copper‑silver microcomposite for enzyme-free d-glucose and l-alanine sensing // Applied Surface Science // Volume 488, 15 September 2019, Pages 531-536. DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.05.061.
• Tumkin, I.I., Khairullina, E.M., Myund, L.A., Logunov, L.S., Gordeychuk, D.I., Panov, M.S., Kochemirovsky, V.A. Spectroscopic and theoretical studies of potassium sodium l-(+)-tartrate tetrahydrate and l-tartaric acid used as precursors for in situ laser-induced deposition of the catalytically active copper microstructures // Optical and Quantum Electronics // Volume 51, Issue 3, 1 March 2019, № 89.
• Baranauskaite V.E., Novomlinskii M.O., Tumkin I.I., Khairullina E.M., Mereshchenko A.S., Balova I.A., Panov M.S., Kochemirovsky V.A. In situ laser-induced synthesis of gas sensing microcomposites based on molybdenum and its oxides // Composites Part B: Engineering // Volume 157, 15 January 2019, Pages 322-330.

2018

• Smikhovskaia A.V., PanovM.S., Tumkin I.I., Khairullina E.M., Ermakov S.S., Balova I.A., Ryazantsev M.N., KochemirovskyV.A. In situ laser-induced codeposition of copper and different metals for fabrication of microcomposite sensor-active materials // AnalyticaChimicaActa // July 2018 In Press.
• Logunov, L.S., Panov, M.S., Myund, L.A., Tumkin, I.I., Khairullina, E.M., Ryazantsev, M.N., Balova, I.A., Kochemirovsky, V.A. Influence of the ligand nature on the in situ laser-induced synthesis of the electrocatalytically active copper microstructures // Arabian Journal of Chemistry // Volume 11, Issue 5, July 2018, Pages 624-634.

2017

• Panov, M.S., Vereshchagina, O.A., Ermakov, S.S., Tumkin, I.I., Khairullina, E.M., Skripkin, M.Y., Mereshchenko, A.S., Ryazantsev, M.N., Kochemirovsky, V.A. Non-enzymatic sensors based on in situ laser-induced synthesis of copper-gold and gold nano-sized microstructures // Talanta Volume 167, 15 May 2017, Pages 201-207.
• Gordeychuk D., Kochemirovsky V., Sorokoumov V., Tumkin I., Kuzmin A., Balova I. Copper particles generated during in situ laser-induced synthesis exhibit catalytic activity towards formation of gas phase // Journal of Laser Micro Nanoengineering // Volume 12, Issue 2, 2017, Pages 57-61.

2016

• Panov, M.S., Tumkin, I.I., Smikhovskaia, A.V., Khairullina, E.M., Gordeychuk, D.I., Kochemirovsky, V.A. High rate in situ laser-induced synthesis of copper nanostructures performed from solutions containing potassium bromate and ethanol // Microelectronic Engineering, 2016, 157, pp. 13-18.
• Panov, M.S.Email Author, Tumkin, I.I., Mironov, V.S., Khairullina, E.M., Smikhovskaia, A.V., Ermakov, S.S., Kochemirovsky, V.A. Sensory properties of copper microstructures deposited from water-based solution upon laser irradiation at 532 nm // Optical and Quantum Electronics // Volume 48, Issue 11, 1 November 2016, № 490.

2015

• Ilya I. Tumkin, Vladimir A. Kochemirovsky, Mikhail D. Bal’makov, Sergey V. Safonov, Elvira S. Zhigley, Lev S. Logunov, Ekaterina V. Shishkova. Laser-induced deposition of nanostructured copper microwires on surfaces of composite materials. // Surface and Coatings Technology, 2015, 264 (25), pp.187-192.
• Kochemirovsky, V.A., Skripkin, M.Yu., Tveryanovich, Yu.S., Mereshchenko, A.S., Gorbunov, A.O., Panov, M.S., Tumkin, I.I., Safonov, S.V. Laser-induced copper deposition from aqueous and aqueous — organic solutions: state of the art and prospects of research (Review) // Russian Chemical Reviews, 2015, 84 (10), pp. 1059-1075.

2011–2014

• Kochemirovsky, V.A., Fateev, S.A., Logunov, L.S., Tumkin, I.I., Safonov, S.V. Laser-induced copper deposition with weak reducing agents // International Journal of Electrochemical Science // Volume 9, Issue 2, February 2014, Pages 644-658.
• V.A. Kochemirovsky, E.M. Khairullina, S.V. Safonov, L.S. Logunov, I. I. Tumkin, L.G. Menchikov. The influence of non-ionic surfactants on laser-induced copper deposition. // Applied Surface Science, 2013, 280, 494-499.
• V. A. Kochemirovsky, L. S. Logunov, S. V. Safonov, I. I. Tumkin, Yu. S. Tver'yanovich, L. G. Menchikov. Sorbitol as an efficient reducing agent for laser-induced copper deposition. // Applied Surface Science, 2012, 259, 55-58.
• V. A. Kochemirovsky, L. G. Menchikov, S. V. Safonov, M. D. Bal'makov, I. I. Tumkin, Yu. S. Tver'yanovich. Laser-induced chemical liquid phase deposition of metals: chemical reactions in solution and activation of dielectric surfaces. // Russian Chemical Reviews, 2011, 80, 869-882.

Проекты, гранты

• 2020–2023 гг. грант РНФ «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых», тема проекта «Лазерно-индуцированная селективная модификация полимерных материалов как способ получения гибких бесферментных сенсорных платформ».
• 2020–2021 Конкурс на лучшие научные проекты фундаментальных исследований, проводимый совместно РФФИ и Японским обществом продвижения науки «Метод лазерного "прямого письма" металлических и композитных паттернов для создания микроустройств на гибких полимерных подложках».
• 2020–2021 Проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые ведущими молодежными коллективами («Стабильность») РФФИ «Лазерно-индуцированный синтез металлических и композитных материалов в глубоких эвтектических растворителях» (совместно с доцентом кафедры аналитической химии А.Ю. Шишовым).
• 2020–2021 МК-2019 грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых «Лазерная активация поверхности для локальной металлизации полимерных материалов и создания сенсорных платформ на их основе».
• 2018–2020 гг., грант РНФ «Проведение инициативных исследований молодыми учёными» Название проекта: «Локальная лазерная металлизация диэлектриков и полимерных материалов — фундаментальные основы и практическое применение».
• 2018–2019 гг., грант МК-6153.2018.3 «Изучение механизма лазерно-индуцированной металлизации для создания электрохимических бесферментных и газовых сенсоров».