НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ результаты, готовые к практическому применению, полученные в ИФТТ РАН в 2021г.
Утверждены на
заседании Ученого совета ИФТТ РАН 20
декабря 2021 г.
(протокол № 25)
Экспресс-газоанализ с активным световодным резонатором
M.Н. Ханнанов, A.Б. Ваньков, В.Е. Кирпичев, Л.В. Кулик, И.В. Кукушкин
Рассмотрены различные аспекты поверхностного усиления рамановского рассеяния газов с помощью активных металлических поверхностей в световодном резонаторе. Показано, что усиление в газах не имеет такой селективности, как в жидкостях, что позволяет создать портативный экспресс-газоанализатор с использованием активного световодного резонатора. Проведено количественное сравнение коэффициента усиления рамановского рассеяния для объемного кагоме рамановского резонатора и портативного экспресс-газоанализатора с активным световодным резонатором. Приведены примеры практического использования экспресс-газоанализатора с активным световодным резонатором. Разработана методика, с помощью которой экспресс-анализ, например, природного газа может быть проведен в течение нескольких секунд с хроматографической точностью и с пределом детектирования газовых компонент от метана до изобутана с парциальным давлением в смеси вплоть до одного процента (сравнение спектров природного газа, полученных с помощью кагоме рамановского резонатора (Kagome) и портативного экспресс-газоанализатора с активным световодным (SERS) резонатором показано на рисунке).
Публикация: M.N. Khannanov, A.B. Vankov, V.E. Kirpichev, L.V. Kulik, I.V. Kukushkin, Express Analysis of Gas With Surface Enhanced Raman Scattering Waveguide Resonator, IEEE Sensors Journal 21, 24142 - 24148 (2021).
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 19-72-30003
Физические науки, направление 1.3.2. «Физика конденсированных сред и физическое материаловедение»
Аптасенсор на основе SERS для быстрого количественного определения SARS CoV-2
D. Gribanyov, V. Kukushkin (с соавторами)
Был разработан экспресс-метод детектирования коронавируса SARS-CoV-2, основанный на схеме метода прямой сборки оптического сенсора с использованием коллоидных наночастиц серебра, усиливающих сигнал Рамановского рассеяния, и аптамеров, узнающих RBD-домен (рецептор-связывающий домен) поверхностного S-белка вируса SARS-CoV-2. Данный метод является простым, одностадийным, быстрым (время анализа составляет 7 минут), чувствительным (предел обнаружения: 5,5 × 10^4 TCID50/ml) и специфичным (продемонстрировано количественное детектирование и выявление SARS-CoV-2 из группы респираторных вирусных инфекций). Было показано, что при увеличении концентрации белковых молекулярных структур наночастицы серебра образуют с ними «комплексы» и формируют неоднородности электрического поля. За счет взаимодействия с меченным аптамером вирус SARS-CoV-2 создает локально-увеличенную плотность Рамановской метки вблизи себя и поэтому при высоких концентрациях неспецифического аналита наблюдается падание сигнала, а для специфического (SARS-CoV-2) – увеличение сигнала.
Публикация: Zavyalova E, Ambartsumyan O, Zhdanov G, Gribanyov D, Gushchin V, Tkachuk A, Rudakova E, Nikiforova M, Kuznetsova N, Popova L, Verdiev B, Alatyrev A, Burtseva E, Ignatieva A, Iliukhina A, Dolzhikova I, Arutyunyan A, Gambaryan A, Kukushkin V. SERS-Based Aptasensor for Rapid Quantitative Detection of SARS-CoV-2. Nanomaterials. 2021; 11(6):1394. https://doi.org/10.3390/nano11061394
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-04-60077 и темы ГЗ: «Коллективные явления в электронных и экситонных системах в полупроводниковых наноструктурах», (FFUW-2019-0015)
Физические науки, направление 1.3.2. «Физика конденсированных сред и физическое материаловедение»
Способ получения крупногабаритных изделий из модифицированного рекристаллизованного карбида кремния
Шикунов С.Л., Ершов А.Е., Шикунова И.А., Курлов В.Н.
Разработан способ получения крупногабаритных изделий из карбидокремниевой керамики конструкционного назначения. В качестве основы для разработки, была использована технология получения рекристаллизованного карбида кремния (RSiC), который применяется для изготовления карбидокремниевых электронагревателей (ККЭН) – крупногабаритных изделий трубчатой формы. RSiC обладает высокой тепло- и электропроводностью, химической и термо- стойкостью, низким коэффициентом термического расширения. Однако из-за высокой открытой пористости и слабой связанности зерен (Рис. 3а) материал обладает низкими прочностными характеристиками.
Разработан способ объемного уплотнения пористого карбидокремниевого каркаса RSiC, введением в него углеродных компонентов с последующим силицированием. Образование дополнительных связей между частицами SiC каркаса (Рис. 3б) не только приводит к существенному увеличению механической прочности (~в 10 раз) получаемого материала, но и контролируемым образом изменять электрические характеристики нагревательных элементов, а также существенно повышать трещиностойкость керамики при высоких температурах эксплуатации и термоциклировании.
 |
 |
| (а) | (б) |
| Рисунок 3. Микроструктура рекристаллизованного карбида кремния (а) до модификации, (б) после модификации | |
(a)
(б)
Публикации: Шикунов С.Л., Шикунова И.А., Курлов В.Н «Способ получения изделий из карбидокремниевой керамики», Патент РФ на изобретение №2740984, 2021.
Тема ГЗ: «Физика и технологии новых материалов и структур», (FFUW-2019-0014)
Физические науки, направление 1.3.2. «Физика конденсированных сред и физическое материаловедение»