Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)

У доповіді висвітлено найважливіші результати, отримані вченими НАН України в рамках виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» за 2015–2019 рр. Зважаючи на перспективність досліджень і ро...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2020
1. Verfasser:	Наумовець, А.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	З Кафедри Президії НАН України
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/169908
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.) / А.Г. Наумовець // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 3. — С. 26-34. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-169908
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1699082025-02-23T17:06:23Z Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.) On implementation of the targeted scientific research program of the NAS of Ukraine “Fundamental Problems of Creation of New Nanomaterials and Nanotechnologies” (Transcript of report at the meeting of the Presidium of NAS of Ukraine, January 15, 2020) Наумовець, А.Г. З Кафедри Президії НАН України У доповіді висвітлено найважливіші результати, отримані вченими НАН України в рамках виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» за 2015–2019 рр. Зважаючи на перспективність досліджень і розробок з цього напряму, запропоновано започаткувати нову цільову програму фундаментальних досліджень НАН України «Перспективні фундаментальні дослідження та інноваційні розробки наноматеріалів і нанотехнологій для потреб промисловості, охорони здоров'я та сільського господарства» на 2020–2024 рр. 2020 Article Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.) / А.Г. Наумовець // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 3. — С. 26-34. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/169908 uk Вісник НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З Кафедри Президії НАН України З Кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З Кафедри Президії НАН України З Кафедри Президії НАН України Наумовець, А.Г. Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.) Вісник НАН України
description	У доповіді висвітлено найважливіші результати, отримані вченими НАН України в рамках виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» за 2015–2019 рр. Зважаючи на перспективність досліджень і розробок з цього напряму, запропоновано започаткувати нову цільову програму фундаментальних досліджень НАН України «Перспективні фундаментальні дослідження та інноваційні розробки наноматеріалів і нанотехнологій для потреб промисловості, охорони здоров'я та сільського господарства» на 2020–2024 рр.
format	Article
author	Наумовець, А.Г.
author_facet	Наумовець, А.Г.
author_sort	Наумовець, А.Г.
title	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)
title_short	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)
title_full	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)
title_fullStr	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)
title_full_unstemmed	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.)
title_sort	про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень нан україни "фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні президії нан україни 15 січня 2020 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2020
topic_facet	З Кафедри Президії НАН України
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/169908
citation_txt	Про виконання цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій" (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 р.) / А.Г. Наумовець // Вісник Національної академії наук України. — 2020. — № 3. — С. 26-34. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT naumovecʹag provikonannâcílʹovoíkompleksnoíprogramifundamentalʹnihdoslídženʹnanukraínifundamentalʹníproblemistvorennânovihnanomateríalívínanotehnologíjstenogramadopovídínazasídanníprezidíínanukraíni15síčnâ2020r AT naumovecʹag onimplementationofthetargetedscientificresearchprogramofthenasofukrainefundamentalproblemsofcreationofnewnanomaterialsandnanotechnologiestranscriptofreportatthemeetingofthepresidiumofnasofukrainejanuary152020
first_indexed	2025-11-24T02:50:03Z
last_indexed	2025-11-24T02:50:03Z
_version_	1849638365647863808
fulltext	26 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИНАН УКРАЇНИ ПРО ВИКОНАННЯ ЦІЛЬОВОЇ КОМПЛЕКСНОЇ ПРОГРАМИ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАН УКРАЇНИ «ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ НОВИХ НАНОМАТЕРІАЛІВ І НАНОТЕХНОЛОГІЙ» Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 15 січня 2020 року У доповіді висвітлено найважливіші результати, отримані вченими НАН України в рамках виконання цільової комплексної програми фундаменталь- них досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» за 2015–2019 рр. Зважаючи на перспек- тивність досліджень і розробок з цього напряму, запропоновано започат- кувати нову цільову програму фундаментальних досліджень НАН України «Перспективні фундаментальні дослідження та інноваційні розробки на- номатеріалів і нанотехнологій для потреб промисловості, охорони здоров’я та сільського господарства» на 2020–2024 рр. Вельмишановний Борисе Євгеновичу! Вельмишановні колеги! Протягом 2015–2019 рр. у рамках цільової комплексної програ- ми фундаментальних досліджень НАН України «Фундамен- тальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехно- логій» виконано 107 наукових проєктів (28 з них фінансували- ся за бюджетною програмою КПКВК 6541230). У Програмі на конкурсних засадах брали участь наукові співробітники 34 на- укових установ з восьми відділень НАН України (Відділення інформатики, Відділення фізики і астрономії, Відділення фі- зико-технічних проблем матеріалознавства, Відділення фізи- ко-технічних проблем енергетики, Відділення ядерної фізики та енергетики, Відділення хімії, Відділення біохімії, фізіології і молекулярної біології, Відділення загальної біології), а також установ при Президії НАН України. НАУМОВЕЦЬ Антон Григорович — академік НАН України, перший віцепрезидент НАН України, голова Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України, голова наукової ради цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 3 27 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Оскільки проєктів було багато, я дуже стис- ло розповім лише про окремі найважливіші на- укові та науково-технічні результати, отримані під час реалізації зазначеної Програми. Так, співробітники Інституту фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України ви- вчали будову, властивості та можливі сфери використання графеноподібних матеріалів і нанокомпозитів на їх основі, отриманих ме- ханохімічним способом. Це дуже дешевий і простий метод, яким, механічно перетираючи і подрібнюючи графіт у присутності інертних субстратів, можна одержувати графеноподібні матеріали з незвичайними властивостями. На- приклад, нанокомпозитні електроди літієвих акумуляторів на основі поліаніліну та графену можуть мати ємність до 300 А год на 1 кг маси; для порівняння: суперконденсатори мають ємність 900 Ф/г. Такі органо-неорганічні на- нокомпозитні катодні матеріали для літієвих хімічних джерел струму характеризуються низкою переваг над відомими аналогами: вони мають вищу питому ємність; більшу стійкість до деградації; кращі швидкісні показники, здатні витримувати сильніші струми; до того ж технологія їх отримання значно простіша і дешевша. Такі матеріали можна використову- вати, зокрема, для живлення портативної елек- тронної техніки. Причому рівень готовності цієї розробки досить високий — Інститут може виготовляти на замовлення зразки таких нано- композитних катодів. Крім того, нанокомпозити на основі графе- ноподібного диселеніду молібдену та графену здатні з високою ефективністю виділяти во- день з води; при цьому величину каталітично- го струму 10 мА/см2 досягають при потенціа- лі –110 мВ. А графеноподібні наночастинки нітриду бору можна використовувати як спек- троскопічні маркери, а також застосовувати в системах доставки протипухлинних препара- тів в організмі людини. Аналогічну роботу виконано харківськими вченими з Фізико-технічного інституту низь- ких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН Украї- ни, які отримали модифіковані графенові на- ноструктури для нанокомпозитів з високими експлуатаційними характеристиками. Такі наноструктури складаються з відокремлених вуглецевих площин і містять кисневі, киснево- водневі та водневі ковалентно зв’язані функці- ональні групи, що забезпечує надійні зв’язки графенових площин з полімерними компонен- тами. Сорбційна ємність отриманих наноком- позитів у 1,6 раза вища, ніж у немодифікова- них аналогів; вони нетоксичні, біосумісні і мо- жуть бути використані в автомобільній, ракет- но-космічній, оборонній чи медичній галузях. Роботи, пов’язані зі створенням нових ма- теріалів та їх з‘єднанням, виконували Інсти- тут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Харків- ський фізико-технічний інститут, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України. Дуже перспективні властивості в цьому плані мають так звані високоентропій- ні сплави (ВЕС). Було показано, що під дією пластичної деформації в них утворюються на- нокластери, що у 2–3 рази підвищує твердість та пружність матеріалу і в 1,5–2 рази знижує коефіцієнт тертя. До ВЕСів можна застосову- вати високотемпературну вакуумну прокат- ку, використовувати наношаруваті покриття для з’єднання різнорідних, зокрема компо- зитних, матеріалів при зварюванні їх тертям або самопоширюваним високотемпературним синтезом. Було також розроблено новітні на- нотехнології спаювання металів з керамікою, що особливо важливо для потреб машинобу- дування. Спільними зусиллями фахівців Донецько- го фізико-технічного інституту ім. О.О. Гал- кіна НАН України, Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, Донбаської державної машинобудівної академії, Націо- нального університету «Запорізька політехні- ка» розроблено дослідну технологію отриман- ня наноструктурних титанових сплавів, яку вже впроваджено на АТ «Мотор Січ» для ви- робництва натурних зразків. В Інституті фізики НАН України запро- поновано так звані магнітоактивні еласто- мери — композити, що містять феромагнітні Р м ц і З 28 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Інституту радіофізики та електроні- ки ім. О.Я. Усикова НАН України, Інституту монокристалів НАН України, Інституту сцин- тиляційних матеріалів НАН України, Інсти- туту прикладної оптики НАН України були зосереджені на отриманні середовищ і матері- алів для генерації та детектування електромаг- нітного випромінювання в субміліметровому та інфрачервоному діапазонах (використання квантових точок, дельта-шарів тощо). Запро- поновано нові лазерні середовища, які можуть керувати лазерними променями, генерувати вищі гармоніки, забезпечують модифікацію матеріалів за допомогою лазера, люмінесцен- цію і електролюмінесценцію наноструктур. В Інституті фізики НАН України отримано цікаві результати з вивчення процесу утво- рення самоорганізованих упорядкованих мо- ношарів органічних молекул, адсорбованих з різних розчинів на поверхнях твердих тіл. Цей напрям відкриває широкі можливості для ке- рування властивостями таких поверхонь і є перспективним для різноманітних біологічних і медичних застосувань. В Інституті хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України розроблено покриття на основі композитів «полімер — вуглецеві наночастин- ки» для поглинання та екранування електро- магнітного випромінювання в НВЧ-, інфра- червоному та оптичному діапазонах. Внесення наночастинок у полімерні композитні матеріа- ли збільшує їх електропровідність і забезпечує ефективну взаємодію з електромагнітним ви- промінюванням, а також дисипацію його енер- гії, що важливо для організації безпеки: захист мікросхем, приміщень від прослуховування тощо. Причому такі покриття можна наносити на поверхні різної складності. Промислових аналогів ця розробка не має. В Інституті газу НАН України створено на- норідини для енергоефективних теплообмін- них систем у ядерній і тепловій енергетиці, на транспорті, в металургії, електроніці, для лазерних систем, силових трансформаторів та в інших галузях промисловості. Внесення до рідини наночастинок дає змогу підвищити частинки, включені у високоеластичний по- лімер (еластомер), фізичними властивостями яких можна безконтактно керувати за допо- могою зовнішнього магнітного поля. Навіть у невеликих магнітних полях магнітострикція в цих матеріалах може становити десятки від- сотків, а пружні модулі — зростати в десятки разів. Магнітоактивні еластомери можна ви- користовувати як демпфери вібрацій, керовані магнітним полем, поглиначі високочастотного електромагнітного випромінювання; актуато- ри в рóботах, зокрема в мікро- та нанороботах. Можливе також їх використання в медицині. Вчені Інституту металофізики ім. Г.В. Кур- дюмова НАН України, Харківського фізико- технічного інституту та Інституту магнетизму НАН України та МОН України зробили теоре- тичні передбачення щодо можливості створен- ня потужних постійних магнітів без викорис- тання рідкісноземельних елементів на основі легованих нітридів літію, а також нових струк- турних форм вуглецю (М-графен, карбінофен тощо). В Інституті металофізики ім. Г.В. Курдюмо- ва НАН України розроблено стрічкові магніто- проводи з нанокристалічних сплавів, які дають змогу значно зменшити розміри і водночас під- вищити енергоефективність трансформаторів та дроселів. Ця розробка призначена для ви- користання в електронній, електро- і радіотех- нічній промисловості та в спеціальній апара- турі. Порівняно з трансформаторною сталлю Е330, пермалоєм 50Н та аморфним сплавом Fe-B-S наномагнітопроводи характеризуються на порядок меншими втратами на перемагні- чування, кращою температурною стабільністю параметрів у набагато ширшому температур- ному діапазоні, вищою індукцією насичення. На дослідному підприємстві Інституту вже виготовляють як невеликі серійні партії маг- нітопроводів, так і одиничні магнітопроводи з параметрами, що відповідають технічному за- вданню конкретного замовника. У галузі квантової, терагерцової і оптоелект- роніки, нелінійної і фемтосекундної оптики, метаоптики зусилля співробітників Інститу- ту фізики НАН України, Інституту фізики ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 3 29 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ тепловий потік у 3–4 рази порівняно зі звичай- ним водним носієм, запобігає раптовій кризі кипіння, забезпечує високу колоїдну стійкість. Такі системи є дешевими, доступними в отри- манні та екологічно чистими. Вже розроблено технологію та регламент приготування таких нанорідин, і ця розробка готова для впрова- дження у промисловості. Співробітники Донецького фізико-техніч- ного інституту ім. О.О. Галкіна НАН України розробили технологію виготовлення зносос- тійких керамічних та композиційних виробів на основі нанопорошків діоксиду цирконію. Ця технологія дозволяє виробляти зносостій- кі керамічні деталі складної форми для різних пристроїв у гірничодобувній, нафтогазовій, хі- мічній, металургійній галузях промисловості, у машинобудуванні, а також для медичних за- стосувань в ортопедії та стоматології. Такі ви- роби є дешевшими і стабільнішими порівняно з відомими аналогами, мають значно довший (у 2050 разів) термін експлуатації, ніж мета- леві деталі, і характеризуються високою біосу- місністю та швидким формуванням контакту в зоні кістка—імплантат. Зараз триває процес організації спільного підприємства з виробни- цтва таких деталей. В Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України розробле- но вуглеволокнистий наноструктурний ак- тивований cорбційно-аплікаційний матеріал медичного призначення, який порівняно зі світовими аналогами вирізняється в 2–3 рази вищою кінетикою сорбції та великою сорбцій- ною ємністю щодо низько-, середньо- і висо- комолекулярних фізіологічно активних речо- вин. Цей матеріал забезпечує можливість ви- біркової сорбції і цільового функціонального застосування для різних потреб: при токсич- них отруєннях, як фільтр при очищенні крові та лімфи, як антибактеріальні аплікації для загоєння ран та опіків, як протирадіонуклід- ний препарат, як цільовий носій лікарських засобів тощо. В Інституті вже виготовляють на замовлення окремі партії таких матеріалів і шукають партнерів для промислового впро- вадження. У цьому ж Інституті створено новітні кера- мічні біоматеріали, що характеризуються ви- сокою біосумісністю з кістковою тканиною. Їх можна застосовувати в ортопедії, травматоло- гії, онкології, офтальмології, стоматології для відновлення кісткової тканини, виготовляти порошки для мікроплазмового напилення на металеві імплантати покриттів з антибактері- альними властивостями. Інститут експериментальної патології, он- кології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України пропонує новий протипухлинний на- нокомпозит «Фероплат». Цей медичний засіб для підвищення ефективності хіміотерапії та подолання медикаментозної резистентності злоякісних новоутворень призначений для прицільної доставки цитостатика до пухлин- ної тканини. Препарат забезпечує максималь- не проникнення цитостатика в клітини, що значно підвищує терапевтичний ефект. На- нокомпозит «Фероплат» здатний до вибірко- вого накопичення в пухлині, поліпшує проти- пухлинний ефект цисплатину за одночасного підвищення його біобезпечності. На відміну від стандартних хіміопрепаратів він активніше діє на пухлини, резистентні до цитостатиків, і є менш токсичним для нормальних клітин. З метою деструкції злоякісних пухлин в Інституті загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України розробле- но феромагнітні наночастинки для гіпертер- мії. Їх вводять у пухлину, і під дією змінного магнітного поля ці наночастинки локально на- гріваються до температури 42–45 °С. При цьо- му припиняється ріст глибоко розташованих злоякісних пухлин. Перевага цієї розробки полягає насамперед у тому, що склад і розмі- ри наночастинок забезпечують виведення від- працьованих продуктів з організму природним шляхом. Ця перспективна розробка потребує підтримки для проведення доклінічних випро- бувань і організації подальшого виробництва продукту. Ще одна ефективна розробка, призначена для боротьби з онкологічними захворювання- ми, запропонована вченими Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України та 30 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України. Вона стосується протипухлинної дії гібридних нанокомплексів на клітини в адено- карциномі Ерліха. Застосування таких нано- комплексів на основі наночастинок ортована- датів рідкісноземельних металів GdYVO4:Eu3+ з додаванням холестерину значно підвищує ефективність прицільної протипухлинної дії. Це можна пояснити, ймовірно, тим, що холес- терин має спорідненість до мембран пухлин- них клітин. Здатність гібридних нанокомплек- сів одночасно візуалізовувати клітини пухлин та пригнічувати їх ріст свідчить про перспек- тивність цього типу наноматеріалів як проти- пухлинних засобів. Співробітники Інституту біохімії ім. О.В. Пал- ладіна НАН України та Інституту органічної хімії НАН України активно вивчають можли- вості використання каліксаренів як перспек- тивних модуляторів активності мемб ра но зв’я- за них систем енергозалежного транс порту ка- тіонів кальцію у гладенько м’я зо вих клітинах. Прямим призначенням цієї розробки є стиму- ляція пологової активності під час ускладнень. В Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України розроблено полі- функціональні присадки на основі вуглецевих нанокластерів для моторних палив. Їх вико- ристання зменшує витрати палива на 615 % та поліпшує екологічні властивості рідких палив для двигунів. На відміну від світових аналогів (в Україні аналогів немає) присадки не містять токсичних речовин і застосовуються в надма- лих концентраціях. За наявності інвестицій розробка готова для організації виробництва у малотоннажних обсягах. В Інституті біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овча- ренка НАН України створено штучний ґрунт на основі «розумних» гідрогелів, призначений для вирощування рослин у контрольованих умовах з метою отримання екологічно чистої рослинної продукції. Порівняно з відомими аналогами такий штучний ґрунт характеризу- ється кращою біосумісністю з паростками рос- лин, монодисперсністю, термостабільністю, забезпечує підвищену врожайність, має вищу водоутримувальну та поглинальну здатність, унікальні сорбційні властивості щодо різних речовин. Встановлено, що додавання до «бід- ного» ґрунту біогелевого нанокомпозиту під- вищує його ферментативну та мікробіологіч- ну активність до рівня чорноземного ґрунту. Є можливість отримання штучного ґрунту різ- ної консистенції та форми. Поки що Інститут виготовляє експериментальні зразки на замов- лення і шукає партнерів для організації масо- вого виробництва. Далі я тезисно назву результати, отримані в рамках виконання Програми за окремими її напрямами. Отже, за напрямом «Фізика та діагностика наносистем»: • удосконалено технологію отримання по- руватих плівкових структур на основі сфе- ричних діелектричних ядер з осадженими на їх поверхні квантовими точками А2В6 напів- провідників. Дослідження таких мезопорис- тих структур з квантовими точками CdS дали змогу з’ясувати природу фазового переходу екситонів і знайти відповідні критичні кон- центрації наночастинок. Ці результати можуть бути корисними для розроблення систем фо- товольтаїки 3-го покоління; • на основі напівпровідникових сполук А3В5 розроблено багатоперіодну наногетеро- структуру з тунельнозв’язаними квантовими ямами, в якій реалізовано інверсію електрон- ної заселеності підзон розмірного квантуван- ня. Такі гетероструктури можна застосовувати для створення оптичних модуляторів на тера- герцових частотах та електролюмінесцентних приладів зі значною площею випромінювання; • розроблено фізичні принципи і технології керованого формування двовимірних нано- структур за участю гібридних металічних нано- частинок. Створено періодичні наноструктури на основі ланцюжків Co–C та наноострівців зо- лота з тетраценом, які мають унікальні електро- провідні та люмінесцентні властивості. Відпра- цьована методика дозволяє створити планарне джерело світла щілинного типу з великою кіль- кістю квазіточкових емісійних центрів; • на базі гетероструктури CdHgTe/Si розро- блено прототип високочутливого фотоприй- ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 3 31 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ мача для детектування ІЧ-випромінювання без застосування електричного зміщення, охо- лодження, що дає змогу уникати засліплення при високих рівнях опромінення. ІЧ-фото де- тек тор призначено для використання в опто- електронних приладах оборонної техніки; • створено лабораторний комплекс для от- ри мання багатошарових плівкових металічних наноструктур та методики визначення спіно- вої поляризації ферміївських електронів у спо- луках різної природи. Проведено цілеспрямо- ваний пошук сполук зі стовідсотковою спіно- вою поляризацією електронів на рівні Фермі. Гетероструктури на основі таких сплавів мо- жуть бути середовищами для запису інформа- ції, а також використовуватися в сенсорах маг- нітного поля та пристроях спінтроніки; • розроблено фізичні моделі, створено та апробовано оригінальні комп’ютерні алгорит- ми багатопараметричного моделювання комп- лексних фізичних процесів у контакті нано- зонд–поверхня силового растрового мікроско- па. Отримані результати є новими і перспек- тивні для створення високоінформативних методів діагностики при розробленні сучасних технологій, зокрема в галузі наноелектроніки, спінтроніки, надщільного магнітного запису та обробки інформації. За напрямом «Хімія нанорозмірних систем»: • досліджено вплив термічного відновлення оксиду графену на кінетику сорбції та десорб- ції водню. Термічна обробка зразків оксиду графену зменшує енергію активації дифузії водню у понад 10 разів порівняно з вихідним оксидом графіту. Ефект може бути використа- но для створення молекулярних фільтрів і сис- тем газового зберігання; • із застосуванням азотовмісних спряже- них полімерів одержано карбонізовані Со-N- C-нанокомпозиційні електрокаталізатори, які є активними у процесах виділення водню та кисню і ефективні для дисоціації води; • встановлено, що обробка кристалічного графітоподібного нітриду вуглецю розчинами кислот сприяє істотному підвищенню його фо- токаталітичної активності і стабільності в про- цесах окиснення спиртів під дією видимого світла. Фотокаталітичні перетворення таких субстратів можна довести до їх повного роз- кладання, що важливо для очищення води та повітря від органічних забруднень; • відпрацьовано технології отримання на- ночастинок заліза, кобальту, нікелю, платини та паладію контрольованого розміру в діапа- зоні 1–20 нм. Розроблено методики нанесення наночастинок цих металів на вуглецеві нано- трубки, вуглецеві нановолокна, оксид алюмі- нію. Завдяки їх каталітичним властивостям такі нанокомпозити можна використовувати для отримання компонентів моторного пали- ва, а також для створення нових ефективних промислових каталізаторів високотемператур- ної стадії реакції водяного зсуву; • одержано нанокомпозити на основі графі- топодібного нітриду вуглецю та азотовмісного вуглецевого матеріалу з наночастинками ру- тенію. Вперше продемонстровано можливість каталітичного окиснення бетуліну (вихідної сполуки при синтезі медичних препаратів) до бетулону з достатньо високим виходом при ви- користанні таких синтезованих нанокомпози- тів, як гетерогенні каталізатори; • створено оптичні рідкокристалічні ком- позити з металевими та напівпровідниковими наночастинками, вивчено вплив плазмонно- го резонансу та екситонного поглинання на їх оптичні та нелінійно-оптичні властивості. Синтезовані нанокомпозити можна застосову- вати у надшвидких системах передачі інфор- мації, модуляторах і дефлекторах світлового потоку; • вивчено склад, електрофізичні та магнітні властивості масивів залізовмісних волокнис- тих вуглецевих нанокомпозитів, синтезованих з використанням методів газофазного піролі- тичного розкладання ацетилену. Синтезовані зразки нанокомпозитів активні в процесах по- глинання і відбивання електромагнітних хвиль у НВЧ-діапазоні і можуть застосовуватися для 3D-друку покриттів деталей безпілотників. За напрямом «Наноматеріали і технології їх отримання»: • одержано та досліджено нові сплави Al86Ni7Co1Y5La1, Al86Ni7Co1Er5La1 та 32 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Al86Ni6Co2Gd3Y2Tb1 з підвищеною здатністю до аморфізації. Показано, що додавання ербію (4–5 ат. %) замість ітрію істотно змінює атомну структуру аморфної фази, переводячи її в на- ноструктурний стан з високим рівнем плас- тичності. Розроблені сплави є перспективни- ми як конструкційні матеріали в авіаційній, космічній, автомобільній промисловості; • розроблено нові наноструктурні консолі- довані матеріали на основі нанокристалічних твердих розчинів (Fe1–xZnx)Fe2O4, наноком- позитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит, нанокомпозитів CuI–Fe3O4, нанорозмірного фериту цинку, які є ефективними для ство- рення поглинальних покриттів радіо- та ІЧ- діапазонів електромагнітного випромінюван- ня і поглиначів нейтронного випромінювання; • запропоновано електронно-променеву технологію вирощування шарів феромагніт- них нанокомпозитів Со/Al2O3 на полікорових підкладках у магнітному полі, в яких наночас- тинки кобальту розподілені по діелектричній матриці Al2O3. Характеристики таких компо- зитів дозволяють використовувати їх як сенсо- ри магніторезистивних датчиків; • встановлено основні закономірності та визначено параметри обробки гвинтовою екструзією титанових сплавів, що забезпе- чує отримання заданої структури, фазового складу, а також оптимального комплексу ме- ханічних характеристик, необхідних для їх застосування як пружних і конструкційних елементів у медичній, аерокосмічній та інших галузях; • розроблено наукові засади та відпрацьо- вано технології отримання методом електро- нно-променевого осадження тонких фольг з неоднорідною наношаруватою структурою на основі систем Ni/Al, Ti/Al, Ti/Co, Ti/Ni/Cu; встановлено, що використання таких фольг як проміжного прошарку при зварюванні тис- ком жароміцних нікелевих сплавів та гамма- алюмінідів титану забезпечує формування бездефектних з’єднань, стійких до утворення тріщин, що має практичне значення для розро- блення перспективних конструкцій авіаційних газотурбінних двигунів; • запропоновано технологію електронно- променевого осадження тонких фольг з нано- шаруватою структурою та отримано фольги з різним типом неоднорідності на основі систем Ni/Al та Ti/Al. Встановлено, що при контак- тному стиковому зварюванні жароміцних ні- келевих сплавів та гамма-алюмінідів титану використання таких фольг забезпечує форму- вання зварного шва з дрібнозернистою струк- турою, стійкого до утворення тріщин; • синтезовано композити на основі сітчас- тих поліуретанів з різними вуглецевими на- повнювачами (вуглецевими нанотрубками, вуглецевими нановолокнами, вуглецем, графе- ном). Показано, що отримані композити зни- жують рівень пропускання електромагнітного випромінювання від 10 до 10000 разів. Ці ком- позити є перспективними для створення на їх основі полімерних покриттів і матеріалів для екранування приладів та організмів людей від негативного впливу електромагнітного випро- мінювання; • методом осадження з розчину діетилен- гліколю з нітратами металів як вихідних ре- агентів синтезовано наночастинки NiFe2O4 зі структурою шпінелі в діапазоні 2–8 нм. На основі плівок з цих наночастинок створено елементи, які можна використовувати як філь- три у складі НВЧ-генераторів або в пристроях типу вентилів і циркуляторів з малими наведе- ними енергетичними втратами; • синтезовано і досліджено властивості ке- рамічних зразків твердого розчину перовскі- ту з великим магнітоелектричним ефектом. Це дозволяє створити високочутливі магнітні датчики для таких важливих галузей медичної діагностики, як магнітоенцефалографія та кар- діографія; • розроблено вакуумно-деформаційну тех- нологію отримання радіаційнозахисних ба- гатошарових трикомпонентних ламінатів системи Ti–Fe–W, які потенційно є конку- рентоспроможними порівняно з композитами системи Al–Pb завдяки вищій температурі плавлення їх складових. За однакових значень коефіцієнта ослаблення маса композитів на 30–40 % менша за еквівалентну масу алюмінію; ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2020, № 3 33 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ • отримано наноструктурні багатошарові покриття VN/MoN з винятковими властивос- тями: висока твердість, зносостійкість, низь- кий коефіцієнт тертя, стійкість до високих температур, хімічна інертність. Їх можна ви- користовувати як самозмащувальні покриття в трибологічних контактах, що працюють за високих температур. За напрямом «Нанотехнології для енерге- тики»: • одержано нанокомпозити на основі полі- аніліну та наноструктурованого графіту висо- кої питомої ємності, а також низку нанороз- мірних гібридних металоорганічних перовскі- тів, придатних для створення відповідно елек- тродів суперконденсаторів, фотовольтаїчних комірок та світловипромінювальних діодів; • розроблено прецизійний сплав з підви- щеною твердістю та міцністю і специфічною структурою розплаву, який має підвищену здатність до аморфізації. Цей сплав можна за- стосовувати у високоефективних електротех- нічних пристроях в енергетиці та приладобу- дуванні; • розроблено методи синтезу фоточутливих наногетероструктур та нанокомпозитів селені- дів кадмію, цинку та оксидів титану з підвище- ною фотокаталітичною активністю, поліпше- ним поділом зарядів і запобіганням процесам рекомбінації, що збільшує ККД електродів на їх основі. Ці матеріали є перспективними як фотоаноди сонячних комірок; • запропоновано конструкцію і відпрацьо- вано технологію одержання біметалічних ви- робів типу підшипників ковзання з функціо- нальним робочим шаром на мідній основі та з нанорозмірними зміцнювачами як плакуваль- ний шар для роботи в умовах сухого тертя або граничного змащування. Технологія дозволяє одержувати шаруваті композиції у виробах, різних за складом, розмірами, конфігурацією та призначенням, за мінімальних витрат енер- горесурсів і матеріалів. За напрямом «Нанобіотехнології»: • вивчено біологічні характеристики ка- лікс[4]арен-тетраметиленбісфосфонової кис- лоти (С-145). Показано, що С-145 концентра- ційно залежно пригнічує гідроліз desАВ фі- брину і має ефективну антикоагулянтну дію. Це може бути використано для створення про- тотипу нового антитромботичного препарату; • розроблено медичний препарат на осно- ві метилцелюлозного гелю з наночастинками золота для епітелізації опікових поверхонь. Нанесення препарату на опікові рани тварин сприяє активізації регенеративних процесів у них та нормалізації вмісту лейкоцитів у крові, що свідчить про завершення ранового запаль- ного процесу. Препарат придатний для засто- сування в опікових центрах та комбустіологіч- них клініках з метою пришвидшення віднов- лення ушкодженої опіком шкіри; • розроблено ефективний комплекс біоген- них металів у формі солей карбонових кислот та технології їх застосування спільно з мікро- бними препаратами в новітніх агротехнологі- ях. Комплекс забезпечує рослини додаткови- ми елементами живлення, формуючи ефектив- ні рослинно-мікробні системи, і дає змогу по- вною мірою реалізувати генетичний потенціал сучасних сортів сої; • досліджено морфофункціональні характе- ристики мезенхімальних стовбурових клітин (МСК) кісткового мозку щурів під дією нано- частинок золота. Встановлено, що додавання наночастинок золота в концентрації водного розчину до 1,5 мкг/мл спричинює зміни МСК кісткового мозку, тоді як за концентрацій на- ночастинок понад 3 мкг/мл спостерігається токсичний вплив на клітини. Проведені до- слідження розширюють уявлення про вплив наночастинок золота на стовбурові клітини, а отримані дані можуть бути основою для вико- ристання наночастинок золота в практиці від- повідних клінік. За звітний період за тематикою Програми захищено 16 докторських та 55 кандидатських дисертацій; опубліковано 58 монографій, 25 оглядів, 1125 статей, 1440 тез доповідей; отри- мано 89 патентів, подано 42 заявки на винаходи. У 2015–2019 рр. установи НАН України — виконавці Програми були організаторами та співорганізаторами 70 міжнародних і вітчиз- няних конференцій, симпозіумів, семінарів з 34 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2020. (3) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ нанотематики. Так, організовано і проведено IV Міжнародну конференцію «Кластерні та на- ноструктурні матеріали» (CNM’4); V Наукову конференцію «Нанорозмірні системи: будо- ва, властивості, технології» (НАНСИС-2016); 5 Міжнародну конференцію «Кластерні та наноструктурні матеріали» (CNM’5); Шко- лу-конференцію молодих вчених «Сучасне матеріалознавство: фізика, хімія, технології» (СМФХТ-2019); підсумкову VІ Наукову кон- ференцію «Нанорозмірні системи: будова, влас- тивості, технології» (НАНСИС-2019), де було представлено найвагоміші результати в галузі нанофізики, нанохімії, наноматеріалознавства та нанобіотехнологій, одержані установами НАН України під час виконання Програми. З метою продовження досліджень за програ- мою «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» про- понується започаткувати нову цільову програ- му фундаментальних досліджень НАН Украї- ни «Перспективні дослідження та інноваційні розробки наноматеріалів і нанотехнологій для потреб промисловості, охорони здоров’я та сільського господарства» на 2020–2024 рр. Серед основних завдань нової Програми можна назвати такі: • встановлення механізмів утворення нано- систем і наноматеріалів різного рівня склад- ності — атомних кластерів і фрактальних агре- гатів, фулеренів і нанотрубок, гетероструктур і плівок, покриттів і об’ємних наноматеріалів, наноматеріалів широкого призначення; • дослідження електричних, оптичних, маг- нітних властивостей матеріалів для наноелек- троніки, фотоніки, спінтроніки, розроблення фізичних принципів приладів нового поколін- ня з використанням наноматеріалів; • розроблення методів діагностики струк- турно-морфологічних, фрактальних, динаміч- них та фізико-хімічних властивостей наносис- тем різного типу; • розроблення фізико-хімічних основ новіт- ніх наукомістких технологій, а саме: синтезу і консолідації нових класів неорганічних, орга- нічних і гібридних наноструктурних матеріа- лів; надійного з’єднання різнорідних матеріа- лів з використанням наноприсадок та покрит- тів на конструкційних матеріалах; синтезу наноструктурованих біоактивних матеріалів і композитів, зокрема для цільової терапії онко- захворювань; синтезу надтвердих нанострук- турних покриттів методом плазмової іонної імплантації для створення нової інструмен- тальної бази. Дякую за увагу! За матеріалами засідання підготувала О.О. Мележик

Institution

Ähnliche Einträge