Главная

Лаборатория нейтронных физико-химических  исследований

 

Руководитель: д.ф.-м.н. Лебедев В.Т.

Лаборатория синтеза и модификации наноструктур

Важнейшей составляющей полного цикла технологических разработок в составе комплекса оборудования является лаборатория, которая непосредственно использует экспериментальные возможности ядерно-физических методов для обеспечения разработок, исследований и внедрений новых материалов на основе разнообразных функциональных наноструктур и атомных и молекулярных кластеров в т.ч. на основе фуллеренов, эндометаллофуллеренов и нанотрубок и их производных (в частности, водорастворимых) для российской науки и техники, а также радиофармпрепаратов для биологии и медицины.

Препаративно-диагностическая нанотехнологическая лаборатория для нейтронных физико-химических и медикобиологических исследований оснащается оригинальным и стандартным оборудованием для получения наноструктур (фуллерены и др. атомные кластеры, магнитные частицы и молекулярные комплексы) и дальнейших технологических операций с полученными образцами (тестирование, контроль физико-химических параметров, разделение и очистка молекулярных компонент т.д.). Созданные в лаборатории условия позволят проводить исследования по радиационной физике и радиохимии, работы с препаратами ядерной медицины, синтетическими и биополимерами, т.е. ла

Научно-технологические задачи лаборатории и планируемые работы:

1.  Разработка научных основ опытного производства фуллеренов и производных (в т. ч. водорастворимых С60 и С70, высших фуллеренов) для научно-технологических целей и внедрения (нанопрепараты нового поколения для медицины и ядерной медицины).

1.1. Технико-экономическое обоснование производства фуллеренов, разработка и создание эффективного промышленного электродугового генератора для синтеза фуллеренов (эндометаллофуллеренов).

1.2. Сравнительный анализ, оценка и обоснование технических решений, технологических схем экстракции фуллеренов из фуллеренсодержащей сажи, способов разделения и очистки фуллеренов (С60 и С70  до 99,99 % и  99,5% соответственно).

1.3.  Развитие способов получения водорастворимых форм фуллеренов, изучение их физико-химических свойств,  анализ структуры методами рассеяния нейтронов.

1.4.  Разработка методов получения концентрата высших фуллеренов, разделение его на индивидуальные группы (спектрофотометрические исследования),  поиск способов получения чистых изомерных форм.

1.5.  Разработка не хроматографических методов обогащения и выделения ЭМФ, на  основе изучения электрохимических свойств индивидуальных фуллеренов, металлофуллеренов и их смесей.

2.  Создание Государственных Стандартов высокочистых фуллеренов, метрологического комплекса и нормативно-методической базы для анализа параметров углеродных наноструктур в целях аттестации (сертификации) фуллеренов и продуктов на их основе.

3.  Разработка и сравнительный анализ основной и альтернативной технологий получения MRI-контрастирующих агентов для медицины (через эндометаллофуллерены, дифталоцианины РЗЭ).

3.1.  Анализ научно-технической информации  по состоянию технологий получения, перспективам применений MRI-контрастирующих агентов в медицинской диагностике.

3.2.  Отработка методов синтеза MRI-контрастирующих агентов на основе водорастворимых форм эндометаллофуллеренов парамагнитных элементов, анализ физико-химических и структурных свойств, поведения промежуточных соединений  и конечных продуктов в средах (условиях), близких к биологическим (физиологическим),  используя методы рассеяния нейтронов.

3.3.  Анализ MRI-контрастирующей способности водорастворимых форм дифталоцианинов РЗЭ (альтернативная технология), возможностей применения соединений в медицинской диагностике.

4. Изучение процессов нейтронной активации металлофуллеренов, содержащих различные изотопы, с целью поиска условий максимального «выживания» материнской химической формы и выявления наиболее перспективных составов и условий облучения для практического применения радиофармпрепаратов.

5. Разработка производительных методов получения водорастворимых, биосовместимых производных радиометаллофуллеренов (применения: диагностика, терапия  и иммунотерапии).

5.1. Изучение явлений, обусловленных химической активностью эндометалло-фуллеренов (окисление на воздухе, в растворах; агрегация, ведущая к нестабильности  растворов ЭМФ и производных). Разработка методов стабилизации ЭМФ с целью обеспечения эффективного хранения в связи с задачами получения производных медицинского назначения.

6.  Разработка методов синтеза высокоэффективных контрастирующих систем для ЯМР-томографии на основе водорастворимой формы нового класса парамагнитных металлонитридных  эндометаллофуллеренов типа Gd3N@C2n, Tb3N@C2n, Ho3N@C2n с высокими магнитными моментами (по предварительным данным эти вещества в десятки раз эффективнее импортных средств «Гадовист» и «Магневист», перспективы перехода на эффективные отечественные препараты).

7.  Разработка технологий синтеза на базе фтало(дифтало)цианинов металлов (МРс, МРс2) новых магнитных углеродных материалов с особыми функциональными свойствами (высокая способность поглощать электромагнитные излучения, устойчивость в химически агрессивных средах). Исследования структуры, магнитных характеристик и ряда физико-химических свойств новых веществ методами рентгеновской дифракции, рассеяния нейтронов, нейтронно-активационного, электронно-оптического и химического анализа).

7.1. Анализ научно-технической информации по методам получения, свойствам и применению металлосодержащих углеродных          нанотрубок.

7.2.  Исследование структуры и свойств полученных материалов методами рентгеноструктурного анализа, рассеяния нейтронов, магнитометрии, с помощью нейтронноактивационного, электронно-оптического и имического анализа.

7.3.  Изготовление образцов материалов - катализаторов, сорбентов, покрытий поверхностей (полимеры, керамики, стекла, металлы), исследование их электрофизических свойств для оценки перспектив применения в микро- и наноэлектронных устройствах (отображение информации).

8.  Мессбауэровская спектроскопия наноструктурированных материалов.

8.1.  Исследование физико-химических свойств и структуры реакторных материалов (стали  и сплавы) методом Мессбауэровской спектроскопии на Fe-57 (совместно с  ЦНИИ ФГУП «Прометей»).

8.2.  Мессбауэровская спектроскопия магнитных наночастиц:

а) наночастицы магнитных оксидов железа;

б) других металлов, инкапсулированных в наноструктурные формы углерода (магнитные частицы Gd из металлофуллереновой сажи).

8.3.  Изучение  наноматериалов:  исследования динамических свойств металлофуллеренов на  изотопах редкоземельного ряда с помощью спектрометра Мессбауэра на наклонном канале реактора.