Новые многофункциональные композитные наноструктуры: синтез, иерархия сборки ансамблей, взаимосвязь структуры и свойств, транспортные процессы

Объекты исследования: дисперсии и ансамбли частиц металлов и оксидов металлов (в том числе, со структурой ядро/оболочка), нанокомпозиты полимер/металл. Цель работы: физико-химическое обоснование и реализация принципиально новых подходов к созданию функциональных композитных наноструктур на основе наночастиц металлов и оксидов металлов; выявление фундаментальных факторов, определяющих формирование таких наноструктур и позволяющих управлять их морфологией и свойствами. Наиболее важные результаты работы и их новизна: - разработаны и реализованы новые подходы к созданию многофункциональных высокоемких наноконтейнеров нескольких типов, включая частицы-контейнеры из кремнезема и композитные структуры Au-ядро/SiO2-оболочка, установлена взаимосвязь между условиями получения, структурой и свойствами таких наноконтейнеров, и определены основные факторы, обеспечивающие контролируемое высвобождение загруженных в них целевых соединений. - установлены закономерности формирования устойчивых дисперсий наночастиц серебра в водных растворах хитозанов различной молекулярной массы, а также в эпоксидных олигомерах и полиолах и выявлена их биологическая активность. - получены количественные данные о влиянии размера и концентрации частиц Ag/SiO2, а также квантового выхода красителя на величину плазмонного усиления флуоресценции в нанокомпозитах полимер/металл. Установлено, что величина этого эффекта может быть достаточно большой (до 5 раз) даже для красителя с очень высоким квантовым выходом. - развиты методы расчета конвективно-диффузионного переноса в высокоэффективных высокопористых тонковолокнистых фильтрах, решен ряд новых задач теории тонкой очистки воздуха от взвешенных частиц различной морфологии. - в рамках модифицированной теории Пуассона–Больцмана, учитывающей исключенный объем ионов, рассчитаны распределения концентрации ионов и профили электростатического потенциала вблизи заряженных сферических наночастиц в растворах 1:1-электролита разной концентрации для широкого диапазона размеров и плотностей поверхностного заряда частиц. Выявленные особенности влияния размеров ионов на строение двойных электрических слоев вблизи поверхности частиц позволяют существенно продвинуться в понимании механизма коагуляции нанодисперсий. Область применения (рекомендации по внедрению): полученные наноструктуры представляют интерес с точки зрения создания средств терапии опасных заболеваний, а также новых материалов и устройств (оптически активных сред, защитных покрытий, сенсоров и др.).