Журнал «Оптика и спектроскопия» опубликовал пять статей сотрудников международных лабораторий нано-биоинженерии и гибридных фотонных наноматериалов по различным аспектам практического применения квантовых точек

В журнале «Оптика и спектроскопия» опубликованы работы, выполненные в международных лабораториях нано-биоинженерии (ЛНБИ) и гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с другими российскими и зарубежными научными центрами, и ранее представленные на международной конференции «Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications» (PCNSPA 2018) в Санкт-Петербурге.

Все пять публикаций касаются использования квантовых точек — флуоресцентных полупроводниковых нанокристаллов — в различных областях: в медицине, оптоэлектронике, фотовольтаике.

В статье А.В. Сухановой, F. Ramos-Gomes, F. Alves, P. Chames, D. Baty и И.Р. Набиева «Advanced nanotools for imaging of solid tumors and circulating and disseminated cancer cells» суммированы преимущества конъюгатов квантовых точек с однодоменными антителами — самыми миниатюрными белковыми молекулами, способными распознавать антигены — в качестве наноразмерных флуоресцентных зондов, позволяющих выявлять не только злокачественные опухоли, но и формирующиеся мелкие метастазы и даже отдельные раковые клетки в токе крови.

Точное и надежное выявление биомаркеров с помощью таких флуоресцентных нанозондов требует выбора оптимальных условий возбуждения и регистрации флуоресценции квантовых точек. Этой проблеме посвящена теоретическая работа Ю.А. Кузищина, И.Л. Мартынова, П.С. Самохвалова, А.А. Чистякова и И.Р. Набиева «Optimization of excitation and detection modes to detect ultra-small amounts of semiconductor quantum dots based on cadmium selenide». Авторы построили математическую модель, с помощью которой подобрали режим, позволяющий регистрировать флуоресценцию сверхмалых количеств квантовых точек.

В фотовольтаике, одно из перспективных направлений исследований, — использование клеточных мембран фотосинтетических бактерий для преобразования световой энергии в электричество. Работа В.А. Кривенкова, П.С. Самохвалова, А.А. Чистякова и И.Р. Набиева «Quantum dots improve photovoltaic properties of purple membranes under near-infrared excitation» является развитием подхода к увеличению эффективности преобразования энергии в таких системах за счет внедрения в них квантовых точек. В созданной авторами солнечной ячейке эти нанокристаллы поглощают свет в широком спектральном диапазоне и затем передают энергию фоточувствительному белку, бактериородопсину, который генерирует разность электрических потенциалов на мембране. Авторы показали возможность двухфотонного поглощения света такими гибридными системами в инфракрасной области, что значительно увеличивает эффективность использования световой энергии.

Квантовые точки используются и для прямо противоположной цели — генерации оптического излучения. В работе Д.А. Онищука, А.С. Павлюка, П.С. Парфенова, А.П. Литвина и И.Р. Набиева «Near infrared LED based on PbS nanocrystals» получен основанный на квантовых точках светодиод, излучающий в ближней инфракрасной области.

В исследовании С.А. Гончарова, В.А. Кривенкова, П.С. Самохвалова, И.Р. Набиева и Ю.П. Раковича «Photoluminescence properties of thin-film nanohybrid material based on quantum dots and gold nanorods» изучен новый подход к повышению квантового выхода люминесценции квантовых точек. Авторы использовали эффект взаимодействия экситонов, образующихся в квантовых точках, и локализованных плазмонов в наночастицах благородных металлов. Этот эффект, влияя на время жизни фотолюминесценции, позволяет повысить вероятность биэкситонного излучения настолько, что оно становится основным компонентом фотолюминесценции квантовых точек.

Журнал «Оптика и спектроскопия» основан в 1956 году, публикует оригинальные и обзорные статьи по фундаментальным и прикладным исследованиям в этой области, которые цитируются во всех международных базах данных. Начиная с 1990-х годов, издается английская версия журнала.

Контакты:

Директор по внешним связям ЛНБИ М.Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru);

Инженер-исследователь ЛГФН А.В. Коренкова (alexandrav.korenkova@gmail.com);

Лаборатория нано-биоинженерии, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31 www.lnbe.mephi.ru:

Лаборатория гибридных фотонных наноматериалов,

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,

115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31

http://lpnm.mephi.ru/index.php/ru/.