Поверхня

Стійкість одноатомних комплексів заліза на графені з подвійною вакансією

О.С. Карпенко, В.В. Лобанов, М.Т. Картель — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Методом DFT (B3LYP) у базисі 6-31 G** із залученням поправок Гріме (для врахування дисперсійних взаємодій) розглянуто рівноважну та просторову будову молекули поліциклічного ароматичного вуглеводню С₉₆Н₂₄, яка обрана як модель графенової площини, а також систем, отриманих з неї видаленням двоатомної молекули С₂ (С₉₄Н₂₄) з наступною заміною чотирьох атомів Карбону на чотири атоми Нітрогену (С₉₀N₄Н₂₄). У цьому ж наближенні вивчено енергетику утворення комплексу атома заліза в нульовому ступені окиснення (Fe⁰) з С₉₀N₄Н₂₄ ([С₉₀N₄Н₂₄Fe]⁰) у пласкому квадратному полі ліганда. Визначено типи молекулярних орбіталей ліганда, які за симетрією відповідають симетрії атомних d-орбіталей атома Fe. Побудовано діаграми взаємодії
d-орбіталей атома заліза з деякими молекулярними орбіталями ліганда С₉₀N₄Н₂₄ відповідної симетрії. Зроблено висновок про те, що зв'язування атома перехідного металу на подвійній вакансії графенової площини можливо раціонально описати, виходячи з локальної симетрії координаційного центру і молекулярних орбіталей ліганда та утвореного комплексу.

Забарвлення та просторова будова наночастинок монооксиду свинцю

А.Г. Гребенюк — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Проаналізовано результати теоретичного моделювання просторової будови та електронних спектрів поглинання ізольованих малих частинок поліморфних модифікацій монооксиду свинцю – глету та масикоту, які характеризуються наявністю гіперкоординованих атомів.

В роботі систематично розглянуто оптичні властивості багатьох олігомерів оксиду свинцю. Обговорено результати квантовохімічних розрахунків методами теорії функціоналу електронної густини (DFT та TDDFT) просторової будови та енергетичних характеристик, а також електронних спектрів поглинання розглянутих моделей. Теоретичні результати порівнюються з наявними експериментальними даними.

Використаний метод розрахунку та запропоновані кластерні моделі з приєднаними (хемосорбованими) молекулами води або без таких дозволяють відтворити просторову будову та енергетичні характеристики поліморфних модифікацій оксиду свинцю на напівкількісному рівні. Виявлено, що приєднання молекул води до моделей наночастинок α-оксиду свинцю сприяє їхній стабілізації. Розраховані величини енергії когезії для наночастинок глету більші, ніж для масикоту, що відповідає експериментальним даним для кристалів монооксиду свинцю.

Розраховані електронні спектри моделей наночастинок глету характеризуються смугами поглинання, що лежать в області, яка відповідає червоному забарвленню, а масикоту – жовтому; відповідні величини ширини енергетичної щілини для моделей глету менші, ніж для масикоту, що узгоджується з експериментальними даними для кристалів. Результати розрахунків свідчать, що присутність в моделях наночастинок гідроксильних груп веде до гіпсохромного зсуву максимумів поглинання, так що при достатній кількості таких груп вони можуть втрачати забарвлення.

Теорія просторово непрямих екситонів у наносистемах, що містять подвійні напівпровідникові квантові точки

Сергій І. Покутній, Андрій Д. Терець — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

У міні-огляді розглядається теорія екситонних квазімолекул в наносистемі, що складається з подвійних квантових точок германію, синтезованих у кремнієвій матриці. У результаті взаємодії двох просторово непрямих екситонів виникала квазімолекула екситону. Показано, що в залежності від відстані D між поверхнями квантових точок у наносистемі утворюються просторово непрямі екситони та квазімолекули екситонів. Енергія зв'язку основного синглетного стану екситонної квазімолекули виявилася гігантською, майже на два порядки перевищувала енергію зв'язку біекситона в монокристалі кремнію. Виявлено виникнення смуги локалізованих електронних станів у забороненій зоні кремнієвої матриці. Ця смуга локалізованих електронних станів виникла в результаті розщеплення електронних рівнів у ланцюжку квантових точок германію.

Проаналізовано природу утворення в гетероструктурах Ge/Si в залежності від відстані D між поверхнями просторово непрямих екситонів та екситонних квазімолекул. Встановлено можливість використання квазімолекул екситонів для створення елементів кремнієвої інфрачервоної нанооптоелектроніки, у тому числі нових інфрачервоних сенсорів.

Виявлено виникнення смуги локалізованих електронних станів у забороненій зоні кремнієвої матриці. У цьому випадку смуга локалізованих електронних станів виникла внаслідок розщеплення електронних рівнів у ланцюжку квантових точок германію. Показано, що рух електрона вздовж зони локалізованих електронних станів у лінійному ланцюжку квантових точок германію викликає збільшення фотопровідності. Ефект підвищення фотопровідності може внести істотний внесок у процес перетворення енергії оптичного діапазону у фотосинтезуючих наносистемах.

Квантовохімічне моделювання взаємодії епірубіцину з фулереном та вуглецевою графеноподібною площиною

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Створення нових препаратів «адресної доставки» є одним із пріоритетних напрямків фармакології. Особливо це актуально при лікуванні онкологічних захворювань. Лікарські речовини, зокрема антибіотики антрациклінового ряду, іммобілізовані на поверхні нанорозмірних носіїв для адресної доставки ліків до цільових органів або тканин-мішеней, дозволяють створити оптимальну концентрацію лікарського препарату в зоні реалізації терапевтичного ефекту. Такий метод введення лікарських препаратів істотно знижує їхню системну токсичність за рахунок зменшення загальної дози і більш тривалого утримання діючої речовини в осередку ураження, а також сприяє підвищенню розчинності та біодоступності ліків. Одними із перспективних допоміжних речовин (носіїв) є нанорозмірні вуглецеві матеріали, зокрема, фулерени та графени.

На сьогодні особливості взаємодії епірубіцину з графеноподібною площиною (ГП) та фулеренами на атомарному рівні залишаються маловивченими. Тому ми дослідили методами квантової хімії енергетичні параметри взаємодії ГП і фулерену (С₆₀) з епірубіцином в різних протолітичних формах, які існують при різних значеннях рН водного середовища.

Розрахунки виконували за допомогою програми MOPAC2016, використовуючи метод PM6-D3H4X, в якому, крім врахування водневих зв’язків, беруться до уваги також дисперсійні взаємодії.

На основі аналізу результатів квантовохімічних досліджень передбачається термодинамічна ймовірність перебігу процесу адсорбції епірубіцину на ГП та фулерені в усьому інтервалі рН водного середовища, про що свідчать від’ємні значення ентальпій взаємодії в усіх чотирьох випадках. Встановлено, що найвищою буде теплота адсорбції епірубіцину (протонованої форми) як на графеновій площині (-209.1 кДж/моль), так і при взаємодії з молекулою фулерену (-121.3 кДж/моль).

Розчинность водню у металах та їх сплавах

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Оглядовий матеріал розкриває питання щодо впливу домішок на фізичні властивості сплавів, а також про роль газів в процесах у сплавах. Встановлено, що наявність водню впливає на дифузію у сплавах, а гази значно впливають на термоелектрорушійну силу металів.

У роботі подан опис ефекту додавання третього елементу до бінарних систем, що може розширювати або звужувати область існування впорядкованої фази. Наведені приклади додавання домішки ванадію або молібдену в сплав заліза та хрому, що підвищує температуру впорядкування.

Виявлено, що гази можуть значно впливати на термоелектрорушійну силу металів та підвищувати твердість і зменшувати їх пластичність, а також викликати їхню хрупкість та розшарування. Показано, що водень (Н₂) у сплавах (наприклад, у Fe-Ni та Au-Cu) впливає на дифузію та процеси атомного впорядкування. Також, мала концентрація водню, як домішки може змінювати електроопір сплавів (наприклад, у сплаві Pd-Au). Зазначено, що додавання третього елементу до бінарних систем може змінювати діаграму стану, що необхідно враховувати при вирішенні завдань з режимів термічної обробки сплавів, визначення умов фазової рівноваги і т.д.

У роботі розглянута залежність розчинності водню від температури в чистих металах (Cu, Fe та Al) та паказана її залежність у сплавах від концентрації домішкових металів, а також показана температурна залежність розчинності водню у сплавах Fe-V.

Вивчено зсув густини станів при різному розподілі домішкових атомів у сплаві при системі порядок-безлад, а також досліджена залежність густини станів неупорядкованих та впорядкованих твердих розчинів.

Вказана залежность відносної розчинності атомів, які впроваджуються в пори сплавів з ГЦК структурою (типу Cu₃Au), з урахуванням розчинність від параметра χ, пропорційного мірі дальнього порядку в октаедричних та тетраедричних порах сплавів. Розглянута залежності відносної розчинності впроваджених атомів в октаедричних порах сплавів з ОЦК структурою (типу CuZn та Fe₃Al).

Побудовані графіки залежності концентрації розчинених атомів домішок, від міри порядку для сплавів заміщення з ОЦК решіткою, де коефіцієнт М₂ впровадженний не залежить від міри порядку.

Також вивчений вплив тиску на міру дальнього порядку, де його ступінь зменшується або збільшується, чи зменшується, а потім збільшується та навпаки (фазовий перехід порядок-безлад).

Не меньш важливим результатом є отримані залежності розчинності (с) від тиску (Р) в невпорядкованих та впорядкованих сплавах.

Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів

В.М. Гунько — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Порівняльна характеристика морфології частинок і текстури різних діоксидів кремнію (пірогеневі діоксиди кремнію, силікагелі, впорядковані мезопористі діоксиди кремнію) і вуглецевих матеріалів (кабонізат та активоване вугілля, AC) становить інтерес як з теоретичної, так і з практичної точок зору, оскільки це дозволяє краще зрозуміти переваги та недоліки різних адсорбентів при застосуванні для різних адсорбатів у різних дисперсійних середовищах. Повна характеристика адсорбентів потребує застосування певного набору методів, який аналізується в цій статті. Показано, що основна відмінність у текстурних характеристиках кремнеземних і вуглецевих адсорбентів зумовлена відсутністю (кремнеземи) або наявністю (вуглеці) нанопор у наночастинках (НЧ). Великий внесок цих пор у сильно активоване вугілля забезпечує значення питомої поверхні на порядок більші, ніж у нанокремнеземів. Незважаючи на високий ступінь активації AC, внесок закритих пор або пор, недоступних для молекул азоту, залишається відносно великим на відміну від пірогенного кремнезему A-300, що складається з наночастинок, синтезованих у полум’ї при вищій температурі (~80% температури плавлення, T_m, для аморфного кремнезему), ніж температура активації вуглецю (~25% T_m для вуглецю). Таким чином, пори, недоступні для молекул азоту в пірогенному кремнеземі, можна віднести до вузьких порожнеч навколо контактної зони між сусідніми наночастинками в їхніх агрегатах, але для AC існують як закриті пори, так і відкриті пори, недоступні для молекул азоту. Для повної характеристики морфології та текстури різних адсорбентів може використовуватися набір методів, таких як трансмісійна і скануюча електронна мікроскопія, зондова адсорбція (азот, аргон), малокутове розсіювання рентгенівських променів (МКРРП)та рентгенофазовий аналіз (РФА),які треба використовувати з відповідним програмним забезпеченням. Останнє особливо важливо для аналізу непрямих даних (наприклад, адсорбція, МКРРП, РФА).

Дослідження кінетики адсорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/магнетит/хітозан

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Робота присвячена дослідженню морфології та адсорбційних властивостей порошкових композитів на основі біогенного гідроксиапатиту, модифікованого магнетитом (1, 5, 25, 50 % мас. складу) різних типів (методів синтезу) та хітозаном. Морфологія порошків, оцінена за допомогою мікрофотографій СЕМ та програмного забезпечення АМІС, характеризується рівномірним розподілом частинок за розміром та формою. Встановлено, що застосування магнетиту, синтезованого хімічним осадженням у кількості 1-5 % дозволяє отримати композиційні матеріали з розміром частинок у більш вузькому розмірному інтервалі. Аналіз кінетики адсорбційно-десорбційних процесів показав, що адсорбція парів води напряму пов’язана зі співвідношенням гідроксиапатиту і магнетиту, збільшуючись з підвищенням вмісту магнетиту. Крім того, показано, що для композитів, модифікованих магнетитом, отриманим методом хімічного осадження, процес адсорбції протікає рівномірно, тоді як для композитів, у складі яких магнетит, отриманий методом термолізу, характерними є три послідовні етапи адсорбційного процесу: швидкий лінійний приріст маси, поступове гальмування процесу адсорбції та стабілізація маси матеріалу. Оцінка приросту маси також вказує на зв’язок зі співвідношенням гідроксиапатиту і магнетиту, збільшуючись з ростом вмісту магнетиту, що підтверджує наявність фізико-хімічних процесів взаємодії молекул газу з активними центрами молекул досліджуваних матеріалів. За допомогою ДТГА також показано, що тип магнетиту у кількості понад 25 % суттєво впливає на втрату маси композитів при термообробці до 1000 °С, що пов’язано з вихідними характеристиками застосованого магнетиту. Представлені результати у поєднанні з попередньо отриманими фізико-механічними та біохімічними властивостями свідчать про перспективність композиційних матеріалів біогенний гідроксиапатит/магнетит/хітозан для медицини.

Створення 3D-продукції з використанням вуглецевих наноструктур і технологій 3D-друку (FDM, CJP, SLA, SLS)

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Розглядаються методи одержання вуглецевих наноструктур (ВНС), а також їх використання для створення 3D-продуктів за допомогою технологій 3D-друку (FDM, CJP, SLA, SLS). Розроблений процес виготовлення витратних матеріалів технологій 3D-друку (FDM, CJP, SLA, SLS) для створення нових композитних 3D-виробів на основі вуглецевих наноструктур. Детально проаналізовані методи синтезу ВНС, які є найбільш продуктивними та гарантують отримання цільових ВНС.

Проведено аналіз існуючих технологій 3D-друку з використанням ВНС, розроблено схему повного циклу, від перетворення графіту або іншого вуглецевмісного матеріалу при синтезі (різними методами) ВНС до створення 3D-виробів, які містять ВНС. Також розробленний процес створення композитних бухт для 3D-друку (FDM) з нанокомпозитних ниток на основі твердого полімеру, що готується у спеціальному змішувачі. Охарактеризовано процес підготовки витратного матеріалу для друку об'ємних 3D-виробів за технологіями 3D-друку (FDM, CJP, SLA, SLS) з використанням ВНС. Розглянуті витратні матеріали для 3D-виробів за технологією FDM. Проведено аналіз композитних 3D-виробів, отриманих технологіями 3D-друку FDM та CJP.

Розглянуто також три найбільш продуктивні методи синтезу ВНС: плазмохімічні у газових та рідких фазах, а також піролітичний метод. Методи синтезу гарантують отримання ВНС, та забезпечують якість цільових нанопродуктів. Розглянуті різні типи ВНС, включаючи розчинні (фуллерени та фуллереноподібні структури) та нерозчинні наноструктури (графени, вуглецеві нанотрубки та нановолокна, нанокомпозити тощо.).

Аномальна термостійкість атомних фрагментів деструкції в полімерних нанокомпозитах

Б.М. Горєлов, О.В. Місчанчук, Н.В. Сігарьова — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Досліджена термодеструкція композитів карбомідоформальдегідної (КФС) та поліефірної смол (ПЕС) з наночастинками діоксиду кремнію з питомою поверхнею 280 м²/г, діоксиду титану та титанокремнезему з питомою поверхнею, відповідно 40 та 48 м²/г за вмісту наповнювачів не більше 5.0 мас %.

Дослідження виконані методом термопрограмованої десорбційної мас-спектрометрії з реєстрацією маси десорбованих атомних фрагментів в інтервалі 10 – 200 m/z.

Встановлено, що при руйнуванні основної полімерної маси за температур 150 - 350 ^оС, із низькотемпературною деструкцією проявляється аномально висока термостійкість ряду атомних фрагментів полімерних ланцюгів та поперечних зв’язків. Визначені атомний склад фрагментів деструкції, температурні межі десорбції в інтервалі 400 ‒ 700 ^оС.

Встановлено, що в композитах карбомідоформальдегідної смоли аномальна деструкція фрагментів з m/z 27 реалізується за наповнення наночастинками SiO₂і TiO₂ внаслідок утворення міцних зв’язків Si та Ti поверхневих центрів з атомом азоту полімеру та не спостерігається в композитах із (Si/Ti)O₂. В композитах поліефірної смоли з високодисперсним кремнеземом реалізується високотемпературна деструкція атомів кисню з поліефірних ланцюгів за температур 290 ‒ 400 ^оС та слабоінтенсивна широка смуга деструкції в інтервалі температур 400 ‒ 700 ^оС. Крім того, в температурному інтервалі 400 ‒ 700 ^оС руйнуються поперечні зв’язки з десорбцією бензольного кільця та молекули стиролу.

Встановлено, що аномально високотемпературна десорбція характерна для атомних фрагментів полімерної структури закріплених на поверхневих Si та Ti через атоми азоту або вуглецю в складі полімерної структури. Таким чином, в композитах КФС з оксидами кремнію та титану утворюються міцні хімічні нітридні зв’язки виду Si-N≡C-Н та Ti-N≡C-Н, які демонструють аномально високу термостійкість. Показано, що в композитах поліефірної смоли з наночастинками діоксиду кремнію високотемпературна деструкція фрагментів обумовлена їх десорбцією з поверхні частинок діоксиду кремнію при розриві їх зв’язків з атомами кремнію. Таким чином, визначено полімерні матриці, в яких атомні фрагменти макромолекули, зв’язуючись з поверхневими центрами наповнювачів істотно послаблюють терморуйнування композитів внаслідок утворення міцного хімічного та координаційного зв’язків.

Використання технології 3D друку (CJP) для створення композитних трьохмірних виробів на основі вуглецевих наноструктур

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Показані умови синтезу вуглецевих нанотрубок (ВНТ), що отримані піролітичним методом та відпрацьован метод їх використання у 3D принтері технології CJP. Описаний процес підготовки продуктів синтезу для їх використання у 3D принтерах технологіях CJP, FDM, SLA, SLS. У дослідній роботі перераховані переваги композитного матеріалу (ВНТ - Al₂O₃) перед вихідним керамічним матеріалом.

Також було розглянуто методику створення композитних 3D виробів із витратних механічних сумішей (ВНТ/Al₂O₃), де розглянуто технологію їх приготування. Виміряна міцність на вигин кераміки, створеної методом 3D друку та армованої вуглецевими нанотрубками. Досліджено стійкість до механічного руйнування композитів, отриманих при використанні спіралеподібних і прямих ВНТ, та показано, що частини виробу спіралеподібних ВНТ при руйнуванні не розсипаються, а залишаються об'єднаними навіть під навантаженням.

Отримані композитні матеріали (БВНТ - Al₂O₃) порівнювались у вигляді таблиці з характеристик міцності різноманітної кераміки. Встановлені показники міцності для композиту на основі Al₂O₃ наповненого багатостінними вуглецевими нанотрубками (БВНТ) після його
3D-друку та спікання, із вмістом ВНТ 0, 20, 30, 50 % об. А також проведене порівняння показників міцності для композитних 3D-виробів, армованих спіральними або прямими ВНТ, де вміст ВНТ досягав від 0 до 50 % об.

Усі отримані матеріали (ВНТ, Al₂O₃ та композит на їх основі) були досліджені методом електронної мікроскопії.

Термостійкість композитів епоксидної смоли з нанографеном модифікованим діоксидом титану

Н.В. Сігарьова, О.В. Місчанчук, Б.М. Горєлов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Проаналізовано вплив електронної підсистеми частинок нанографену модифікованих наночастинками діоксиду титану на терморуйнування полімерної матриці. Варіація провідності модифікаторів дозволяла варіювати вплив металевої електронної системи графену на термодеструкцію шляхом послаблення її впливу через передачу енергії електронній підсистемі скрізь напівпровідникову плівку анатазу та виключення її впливу на термодеструкцію через непрозорий для передачі енергії в електронну підсистему широкозонний діелектрик TiO₂рутилової форми. Нанесення таких плівок не впливає на теплові процеси, в яких задіяна фононні підсистеми полімеру, графену та кристалічних модифікаторів.

Методом термопрограмованої десорбційної мас-спектрометрії досліджено термодеструкцію гібридних композитів епоксидної смоли з графеном, а саме вплив модифікації поверхні частинок багатошарового графену наночастинками пірогенного диоксиду титану (анатазної та рутилової форм) на термостійкість гібридних епоксикомпозитів у температурному інтервалі 40 ‒ 800 ^оС. Визначені енергії активації Е_dдеструкції атомних фрагментів полімерної структури з величиною m/z в інтервалі 16 - 140 D.

Встановлено, що термодеструкція фрагментів полімерної структури композитів епоксидної смоли з графеном, модифікованим анатазною та рутиловою формами діоксиду титану визначається особливостями теплового транспорту на міжфазних границях полімер – модифікатор. Модифікація частинок графену анатазною формою діоксиду титану приводить до посилення термостійкості полімерних ланцюгів та поперечних зв’язків в епоксикомпозитах у всьому діапазоні значень m/z десорбованих фрагментів. Наповнення смоли частинками графену покритих рутильною формою TiO₂ практично не впливає на інтенсивність термодеструкції матриці композитів. Значення Е_d різних фрагментів деструкції в композитах з немодифікованим та модифікованим графеном знаходяться в межах 50 ‒ 130 кДж/моль. Величина Е_d росте на 5 ‒ 10 кДж/моль за наповнення смоли наночастинками графену, тоді як покриття частинок діоксидом титану анатазної та рутильної фаз практично не змінює величину Е_d переважної більшості фрагментів.

Композити LiMn2O4/графен для літій-іонних акумуляторів з високими електрохімічними властивостями

Ю.В. Шматок, Н.I. Глоба, В.A. Сірош, С.О. Кириллов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Покращення електрохімічних характеристик літій-манганової шпінелі LiMn₂O₄ є одним із найважливіших завдань для дослідників у галузі літій-іонних акумуляторів. Графенові матеріали можуть позитивно впливати на функціональні характеристики композитних електродів на основі LiMn₂O₄ завдяки своїм унікальним властивостям. Тому нами були досліджені композитні електроди на основі шпінелі LiMn₂O₄ з комерційними зразками графенів. Методами рентгенофазового аналізу, скануючої електронної мікроскопії та адсорбції–десорбції азоту досліджено структурні, морфологічні та поверхневі характеристики зразків LiMn₂O₄ та графену. Електрохімічні випробування композитних електродів проводили в дискових елементах CR2016 з металевим літієвим анодом. Показано, що природа LiMn₂O₄ є основним фактором, який визначає електрохімічну поведінку композитних електродів з точки зору їх стабільності при циклуванні та швидкісних характеристик. При цьому вплив типу графену в межах однієї шпінелі відносно невеликий, але його наявність важлива для забезпечення необхідного рівня провідності електродної структури. Незважаючи на нижчу початкову питому ємність, композити зі шпінеллю LiMn₂O₄, синтезованою за допомогою цитратного методу синтезу, демонструють кращу циклічну стабільність і більш високі струми розряду до 40 С порівняно з композитами на основі LiMn₂O₄, синтезованої твердофазним методом. Отримані електрохімічні характеристики добре узгоджуються з результатами електрохімічної імпедансної спектроскопії.

Порошки кристалічного дигідрофосфату калію (KDP)

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Розглядається використання кристалів фероелектрика KDP (фосфати та арсенати калію, рубідію, цезію) та їх дейтерованих аналогів у різних галузях, у тому числі у створенні електрооптичних пристроїв та як поглинаючих водень. Описуються фізичні властивості KDP - кристалів, зміна їхніх властивостей поблизу температури фазового переходу, а також методи одержання нанокристалів KDP та їх застосування в біомедицині.

Також у роботі вказано: фазовий перехід у кристалах KDP, що відбувається близько кімнатної температури і виявляється у зміні їх фізичних властивостей, таких як діелектрична проникність, оптичні властивості та теплоємність. Крім того, наближення до температури фазового переходу викликає зміну параметрів гратки кристала, що може привести до появи аномальних ефектів.

Розглянута структура елементарної комірки дигідрофосфату калію (KH₂PO₄). Побудовані графіки температурної залежності параметру порядку спонтанної поляризації та графіки температурної залежності конфігураційної теплоємності кристала в області фазового переходу та побудовані графіки температурної залежності зворотної та прямої діелектричної сприйнятливості. А також побудовані графіки параметру порядку, що характеризує ступінь спонтанної поляризації для різних температур, залежно від напруженості зовнішнього електричного поля.

Особливості взаємодії злоякісних клітин і пухлин з хіміотерапевтичними нанокомпозитними лікарськими засобами

С.П. Туранська, Т.В. Крупська, В.В. Туров, П.П. Горбик — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Метою огляду є пошук, узагальнення і аналіз наукових даних, що стосуються особливостей взаємодії хіміотерапевтичних офіцинальних препаратів та нанокомпозитів на їх основі зі злоякісними клітинами і пухлинами, в першу чергу, що характеризуються виникненням лікарської резистентності, визначення перспективних напрямків і шляхів її подолання та створення нових ефективних нанокомпозитних лікарських засобів для застосування в протипухлинній хіміотерапії.

Наведені дані свідчать про актуальність тематики. Цілеспрямовані дослідження резистентності злоякісних клітин і новоутворень до хіміотерапевтичних препаратів провадяться з 90-років минулого століття.

Переважна кількість робіт виконана за методологією, що передбачає традиційне використання хіміотерапевтичних препаратів. В цих роботах встановлено принцип багатофакторної природи резистентності, вивчено процеси і механізми її реалізації, пов’язані зі зменшенням накопичення хіміотерапевтичного препарату в клітинах, підвищенням активності систем детоксикації, посиленням процесів репарації ДНК, зниженням апоптозу, автофагією. Встановлено ряд перспективних речовин та факторів впливу, що сприяють подоланню резистентності. Однак, виявлені шляхи подолання резистентності злоякісних клітин і новоутворень до відповідних препаратів перебувають на стадіях лабораторних, доклінічних, або, в кращому випадку, клінічних досліджень. При цьому не виключається, що використання новітніх високоефективних хімотерапевтичних препаратів призведе до виникнення нових механізмів резистентності. Таким чином, результати досліджень за традиційним використанням хіміотерапевтичних препаратів на цей час складають значний фундаментальний та практично важливий доробок щодо встановлення механізмів лікарської резистентності, однак проблема її лікарського подолання до цього часу залишається далекою від вирішення, а використані підходи справляють враження тупикових.

З розвитком нанотехнологій започатковано нові наукові напрямки та виконано значну кількість досліджень, присвячених створенню та пошуку перспективних застосувань в онкології нанокомпозитів на основі біоінертних, біосумісних і біоактивних наночастинкових матеріалів та сучасних хіміотерапевтичних препаратів. Слід підкреслити, що всі ці роботи містять дані, що свідчать про переваги впровадження нанокомпозитних лікарських засобів в клінічну практику, в порівнянні із застосуванням хіміотерапевтичних препаратів в традиційних формах.

На цьому тлі виділяються цілеспрямовані дослідження вчених ІХП ім. О.О. Чуйка НАН України та ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАН України в галузі створення сучасних поліфункціональних нанокомпозитних хіміотерапевтичних засобів для застосування в протипухлинній терапії, здатних до подолання лікарської резистентності злоякісних клітин і новоутворень.

Так, в ІХП ім. О.О. Чуйка НАН України вперше синтезовано магнітні рідини, що містять протипухлинні препарати цисплатин, доксорубіцин, гемцитабін, відповідні антитіла, вивчено їх фізико-хімічні властивості та встановлено параметри для стандартизації.

В ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАН України вивчено протипухлинні властивості магнітних рідин. На основі магнітної рідини з цисплатином запропоновано перший вітчизняний магніточутливий онкологічний лікарський засіб «Фероплат», який не має аналогів у світі. Фероплат є стандартизованим засобом для підвищення ефективності хіміотерапії та подолання медикаментозної резистентності злоякісних новоутворень, призначений для доставки цитостатика безпосередньо до пухлинної тканини. Це забезпечує максимальне надходження його у клітини і сприяє підвищенню терапевтичного ефекту. З метою впровадження фероплату у виробництво та клінічну практику успішно виконано його доклінічні випробування.

Аналіз наведених даних свідчить про пріорітетність робіт в галузі створення нових нанокомпозитних хіміотерапевтичних лікарських засобів для застосування в протипухлинній терапії, здатних до подолання лікарської резистентності злоякісних клітин і новоутворень. Факти подолання медикаментозної резистентності злоякісних новоутворень до цисплатину новим вітчизняним онкологічним лікарським засобом «Фероплат», а також високі показники цитотоксичної / цитостатичної активності нанобіокомпозитів на основі фізіологічного розчину, магнетиту та цисплатину, доксорубіцину, гемцитабіну тощо, можуть свідчити про принципову необхідність зміни підходів до застосування сучасних протипухлинних хіміотерапевтичних засобів – заміною їх традиційних молекулярних форм відповідними нанокомпозитними формами.

Рентгенолюмінесцентні наноструктури на основі фториду та фосфату лантану для оптофармакології та фотодинамічної терапії пухлинних захворювань

нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Метою роботи є синтез нанодисперсних люмінофорів на основі фториду та фосфату лантану, активованих тербієм (LaF₃:Tb³⁺ та LaРО₄:Tb³⁺, відповідно), перспективних для використання в фотодинамічній терапії та оптофармакології, вивчення їх структурних властивостей і спектрів люмінесценції при збудженні ультрафіолетовим та рентгенівським випромінюванням, а також можливості їх використання в складі нанокомпозитів з магніточутливими нанорозмірними носіями Fe₃O₄та біоактивним склом 60S. Синтезовано нанокристалічні фторид та фосфат лантану гексагональної сингонії, активовані тербієм. Вивчено структурні властивості, хімічну активність та біосумісність поверхні, спектри УФ- і рентгенолюмінесценції синтезованих кристалів. Показано можливість їх використання в складі нанокомпозитів з магніточутливими нанорозмірними носіями лікарських засобів та біоактивним золь-гель склом. Встановлено кислотно-основну природу поверхневих активних центрів НЧ LaF₃ та LaF₃:Tb³⁺. Розраховано частки негативно a^–, позитивно a^-+ заряджених та нейтральних a^-0 активних центрів у діапазоні pH 2,4 – 12,7. Виявлені активні центри поверхні можуть бути представлені кислотними (La³⁺) та основними (F^-) центрами Льюїса, а також основними центрами Бренстеда (ОН^- групи). Отримані дані можуть бути корисними при оптимізації умов адсорбційної іммобілізації з фізіологічного розчину молекул фоточутливих речовин (сенсибілізаторів) на поверхні люмінофорів на основі фториду лантану. Синтезовано ансамблі частинок магніточутливих НК Fe₃O₄/LaF₃:Tb³⁺ типу ядро-оболонка. Умови синтезу НК істотно не змінювали магнітні властивості їх ядер – вихідних однодоменних НЧ Fe₃O₄. Композити біоскла 60S з нанодисперсним кристалічним LaF₃:Tb³⁺ та LaPO₄:Tb³⁺в сухому стані, та середовищі дистильованої води, демонстрували наявність люмінесценції при збудженні УФ- та рентгенівським випромінюванням. Наведені дані свідчать про перспективність досліджень нанодисперсних люмінофорів на основі фториду та фосфату лантану, їх композитів з магніточутливими нанорозмірними носіями та біоактивним склом, для використання в оптофармакології та фотодинамічній терапії пухлинних захворювань, зокрема, локалізованих у органах черепа та кісткових тканинах. Крім того, результати досліджень можуть бути корисними для технічних застосувань, зокрема, при створенні люмінесцентних детекторів високоенергетичного електромагнітного випромінювання, розробках фото- та оптоелектронних приладів тощо.

75-річчя академіка НАН України Миколи Тимофійовича Картеля

В. В. Лобанов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

16 грудня 2023 р. виповнюється 75 років відомому в Україні і за її межами вченому в галузі фізичної хімії, фізико-хімічної медицини та фізико-хімії наноструктур і наноматеріалів академіку НАН України Картелю Миколі Тимофійовичу.

Наукова громадськість, колеги, численні учні та друзі вітають вельмишановного Миколу Тимофійовича з ювілеєм, зичать йому міцного здоров’я та успіхів у творчому пошуку.

85-річчя доктора хімічних наук, професора Ю.О. Тарасенка

В. В. Лобанов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

26 жовтня 2023 р. виповнилося 85 років доктору хімічних наук, професору Юрію Олександровичу Тарасенку, відомому вченому в галузі фізичної хімії неводних розчинів, адсорбції та поверхневих явищ. Його наукові праці присвячені створенню функціональних наноматеріалів (адсорбенти, каталізатори, електроди), вивченню сорбційно-каталітичних і сорбційно-електрохімічних процесів, а також розробці хімічних джерел струму.

Колеги та співробітники Інституту щиро вітають вельмишановного Юрія Олександровича з 85-річчям, бажають йому міцного здоров'я і творчої наснаги.

85-річчя доктора хімічних наук, професора Ганни Михайлівни Єременко

В. В. Лобанов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

2 червня виповнилося 85 років відомому вченому в галузі фотоніки гетерогенних систем, доктору хімічних наук, професору. Ганні Михайлівні Єременко.

Наукова громадськість, колеги та численні учні вітають Ганну Михайлівну з ювілеєм, зичать їй міцного здоров’я та успіхів у творчому пошуку.

До 50-річчя доктора хімічних наук Т.В. Крупської

В. В. Лобанов — нд, 03 гру 2023 00:00:00 +0200

Тетяна Василівна Крупська народилася 03 грудня 1973 р. в селі Жовтневе, Попільнянського району Житомирської області. У 1996 році закінчила Державний педагогічний університет ім. М.П. Драгоманова, природничо-географічний факультет за спеціальністю вчитель біології та хімії. З 1995 p. працювала в загальноосвітній школі 1-3 ступенів № 270 м. Києва. Крупська Т.В. зарахована до аспірантури Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України в 2004 р., а в 2010 р. захистила кандидатську дисертацію.

Колеги та співробітники Інституту щиро вітають шановну Тетяну Василівну з ювілеєм, бажають їй міцного здоров’я, життєвих сил і творчої наснаги.