Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

Журнал "Российские нанотехнологии" публикует статьи междисциплинарного характера по фундаментальным вопросам исследования структуры и свойств наноразмерных объектов и наноматериалов, полимерных и биоорганических молекул, супрамолекулярных и биогибридных комплексов, а также работ, в которых рассмотрены технологии их получения и обработки, практическая реализация изделий, устройств и природоподобных систем на их основе.

Журнал публикует оригинальные статьи и обзоры, удовлетворяющие критериям высшего научного качества по следующим направлениям научно-технологических исследований:

  • самоорганизующиеся структуры и наносборки;
  • наноструктуры, нанотрубки;
  • наноматериалы функционального и конструкционного назначения;
  • полимерные, биоорганические и гибридные наноматериалы;
  • устройства и изделия на основе наноматериалов и нанотехнологий;
  • нанобиология и генетика, омиксные технологии;
  • нанобиомедицина и нанофармацевтика;
  • наноэлектроника и нейроморфные вычислительные системы;
  • нейрокогнитивные системы и технологии;
  • нанофотоника;
  • естественно-научные методы в изучении предметов культурного наследия;
  • метрология, стандартизация и контроль нанотехнологий.

 

Текущий выпуск

Том 14, № 9-10 (2019)
Скачать выпуск PDF

ОБЗОР

3-17 25
Аннотация

Поиск эффективных против распространенных фитопатогенных микроорганизмов, но при этом не токсичных для растений стерилизующих препаратов является важной задачей для совершенствования биотехнологии клонального микроразмножения растений. Проведенный обзор 92 исследовательских работ, посвященных потенциальному использованию наночастиц ZnO и TiO2 в качестве антимикробных агентов в биотехнологии, показал, что эффекты их биологического воздействия зависят от ряда факторов: фотокаталитической активности, размера частиц, концентрации, морфологии и модификации поверхности. С этими факторами также связаны механизмы токсичности, в качестве основного из которых рассматривается генерация активных форм кислорода, что приводит к окислительному стрессу. Однако данные, касающиеся непосредственного воздействия наночастиц ZnO и TiO2 на растения, противоречивы, что, вероятно, связано с разнообразием исследованных авторами форм и размеров частиц, их концентраций, а также видовых особенностей растений. Результаты проанализированных исследований подтверждают перспективность использования фотокаталитически активных наночастиц ZnO и TiO2 в качестве бактерицидных и фунгицидных препаратов для стерилизации эксплантов в ходе клонального микроразмножения растений, однако с учетом возможной фитотоксичности этих частиц.

18-34 15
Аннотация
Введен показатель эффективности использования углеродных нанотрубок (УНТ) в нанокомпозите как отношение нагрузки, которую несут нанотрубки при заданной средней деформации матрицы, к максимально возможной нагрузке, которая может быть передана на нанотрубки при этой деформации. Проведен обзор наилучших опубликованных результатов по упрочнению полимеров с оценкой эффективности в них УНТ. Анализ данных, приведенных в литературе, показал, что в полимерах верхняя граница эффективности УНТ достигается, если внутри полимера образуется сетка связанных друг с другом нанотрубок. Такая сетка может формироваться путем интегрирования нанотрубок в полимерную матрицу через ковалентное связывание нанотрубок молекулярными мостиками либо за счет физических зацеплений нанотрубок между собой. В термопластичных кристаллизующихся полимерах верхняя граница эффективности УНТ достигается также за счет увеличения степени кристалличности и улучшения микроструктуры полимера, в том числе с применением ориентационной вытяжки нанокомпозита. Полимерные нанокомпозиты с УНТ можно считать перспективными для практического применения, если эффективность нанотрубок в них близка к верхнему пределу или превышает его.

САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СТРУКТУРЫ И НАНОСБОРКИ

35-42 9
Аннотация
Описано получение гидро- и аэрогелей на основе восстановленного оксида графита и наночастиц золота, полученных методом Туркевича. Наночастицы золота, согласно данным просвечивающей электронной микроскопии, имеют сферическую форму и средний размер 16–18 нм. Для характеризации полученных 3D-структур использована сорбция растворов красителя метиленового голубого. Проведено сравнение сорбционных свойств гидро- и аэрогелей, показано, что аэрогель сорбирует более эффективно (>80%), чем композит на основе гидрогеля (~50%). Сформированная пористая 3D-структура аэрогеля эффективно сорбирует молекулы красителя, а наночастицы золота, входящие в состав аэрогеля, способствуют его разрушению под воздействием видимого света. Сорбция красителя аэрогелем чистого оксида графита проходит с наибольшей эффективностью при комнатной температуре, в нейтральной среде и без использования дополнительных восстановителей. Введение в аэрогели наночастиц золота позволяет увеличить эффективность сорбции на 15%.
43-51 11
Аннотация

Проведен синтез наночастиц палладия с использованием комплексного оксалата палладия в качестве прекурсора в водной среде методом УФ-облучения. Образцы исследованы различными лабораторными методиками, такими как просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофлуоресцентный анализ, рентгеновская порошковая дифракция, XAFS-спектроскопия и ИКспектроскопия диффузного отражения с использованием зондирующих молекул CO. Микроизображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, не позволили отличить наночастицы Pd от материала подложки, но показали отсутствие влияния УФ-излучения на размеры наночастиц CeO2 . Данные рентгенофлуоресцентного анализа показали наличие в материале атомов церия и палладия. Дифрактограммы свидетельствуют о присутствии фаз диоксида церия и металлического палладия, также анализ спектров XAFS за K-краем палладия показал наличие в системе фазы PdO. Приблизительный размер наночастиц палладия оценен по ИК-спектрам после адсорбции CO, он составил не более 2 нм, что существенно меньше среднего размера наночастиц Pd, полученных аналогичным способом без подложки CeO2 (1.5–9.5 нм).

НАНОСТРУКТУРЫ, НАНОТРУБКИ

52-58 11
Аннотация

Методом потенциостатического анодирования титана в электрохимической ячейке с проточноциркуляционным потоком раствора и системой его охлаждения, вынесенной за пределы ячейки, при температуре 25 ± 0.5°С получены высокоупорядоченные пленки из отдельных нанотрубок (НТ) TiO2 c контролируемыми геометрическими характеристиками. Продемонстрировано влияние в широком диапазоне концентрации воды (0–15%) и фтористого аммония (0.1–2.0%) в этиленгликоле на морфологию и состав получаемых НТ TiO2 . Установлено, что наиболее упорядоченная структура из НТ TiO2 формируется при содержании воды в растворе анодирования 0.5– 4.0%, доля НТ в гексагональном окружении достигает 75%. Показано, что концентрация фторидионов и воды в этиленгликоле не оказывают влияния на химическое состояние и концентрацию элементов в получаемых наноструктурах. С использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что в полученных образцах титан находится в форме Ti4+ и Ti3+ с относительной долей последнего 8 ± 2%.

59-63 11
Аннотация
Предложен способ расчета оптических резонансных свойств металлодиэлектрических наночастиц типа ядро–оболочка с произвольным числом слоев в оболочке. Рассчитана формула для частицы с однослойной оболочкой, подтвердившая известный экспериментальный и теоретический результат. Выведена формула, связывающая поляризуемость частицы и ее оптические свойства для конструкции – ядро с двойной оболочкой сферической симметрии.
64-70 12
Аннотация
Создание антимикробных нанокомпозитов является актуальным направлением в борьбе с микробным обсеменением и биопленкообразованием у микроорганизмов. Существующие методы получения нанокомпозитов на основе наночастиц серебра достаточно трудоемки, затратны и неэкологичны, в связи с чем возникла необходимость разработки нового метода их синтеза, удовлетворяющего указанным выше требованиям. Впервые проведен синтез наночастиц серебра и получен новый нанокомпозит с использованием нанотрубок галлуазита и ультразвука. Просвечивающая электронная микроскопия показала наличие наночастиц серебра на поверхности и внутри нанотрубок галлуазита, а картирование образца – равномерное распределение наночастиц серебра в нанокомпозите. Установлено, что полученный нанокомпозит обладает антибактериальной активностью в отношении бактерий Serratia marcescens более чем в 2 раза относительно контроля. Метод движения по типу роения показал, что диаметр миграции у штамма S. marcescens составил 2.05 ± 0.05 см, а с нанокомпозитом – 1.63 ± 0.04 см, что свидетельствует о способности ингибировать формирование биопленок у данных бактерий. Полученный нанокомпозит в дальнейшем может быть применен в качестве добавки к различным материалам или в качестве покрытия для борьбы с бактериальным обсеменением различных поверхностей и материалов.

УСТРОЙСТВА И ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ

71-76 10
Аннотация
Описана методика генерации биоактивных аэрозольных частиц иодида щелочных металлов с глицерином диаметром d ≈ 0.03–3 мкм и массовой производительностью m = 10–200 мкг/с для ингаляции. Создано устройство для ее осуществления.

НАНОБИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА, ОМИКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

77-84 13
Аннотация
Методом времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (ToF-SIMS) исследованы изменения состава плазматических мембран (ПМ) фибробластов эмбриона человека под воздействием наноразмерных анионов кремний-молибденовой кислоты (КМК). Измерены и интерпретированы зависимости масс-спектров основных липидов ПМ от концентрации КМК, коррелирующие с их послойными распределениями и со сродством холестерина к фосфолипидам. Обнаружен новый для биохимии клетки эффект – значительное снижение относительного содержания в ПМ холестерина и сфингомиелина под воздействием многозарядных анионов гетерополикислоты (ГПК). Для водных растворов КМК при концентрации С ~ 10мкМ/л и периода воздействия 48 ч обнаружено, что количество холестерина в ПМ снижается в 2–2.5 раза, при этом количество сфингомиелина уменьшается на 20–25%. Предложен новый механизм начального воздействия ГПК на плазматические мембраны, сводящийся к селективному травлению многозарядными анионами. Согласно предлагаемому механизму на первом этапе взаимодействия аниона полиоксометаллата с клеткой осуществляется экстракция из ПМ холестерина и сфингомиелина – основных регуляторов проницаемости и микровязкости ПМ. Как следствие возросшей проницаемости ПМ в клетках возможно ускорение жизненно важных трансмембранных и латеральных процессов.
85-93 12
Аннотация
Рассмотрены сферы применения наночастиц (НЧ) серебра в сельском хозяйстве. Приведен обзор литературы, посвященной использованию соединений НЧ серебра в животноводстве при кормлении и лечении сельскохозяйственных животных. Рассмотрены основные направления внедрения наносеребра в практику при защите культурных растений и их возделывании. Авторы представляют свои основные результаты исследований в этой области. Препарат “Арговит”, созданный на основе НЧ серебра и поливинилпирролидона, снижает антибиотикочувствительность, адгезивную и антилизоцимную активности патогенов родов Enterococcus, Salmonella и Escherichia, которые определяют возникновение, развитие и проявление инфекционных болезней у животных. Обнаружено, что нанокомпозиты серебра, представляющие собой НЧ серебра, погруженные в матрицы из природного полисахарида (арабиногалактана) или гуминовых веществ, обладают антибактериальным эффектом к бактерии, вызывающей кольцевую гниль картофеля. При этом нанокомпозиты оказывают стимулирующее воздействие на растения картофеля in vitro. Представленные сведения подтверждают перспективность широкого применения НЧ серебра в сельском хозяйстве.
94-100 12
Аннотация

При однократной четырехчасовой ингаляционной экспозиции аэрозолем водной суспензии наночастиц оксида кальция (СаО) в фактической концентрации 6.68 мг/м3 повышается концентрация кальция в легких (в 1.52 раза), головном мозге (в 1.55 раза) и печени (в 1.25 раза) относительно контроля, в то время как при действии микродисперсного аналога в концентрации 6.37 мг/м3 повышение данного показателя отмечено только в головном мозге (в 1.27 раза). При этом концентрация кальция в головном мозге животных опытной группы выше, чем в группе сравнения (в 1.22 раза). После действия нано- и микрочастиц СаО в тканях головного мозга установлено субарахноидальное кровоизлияние. Развитие патоморфологических изменений в виде гиперплазии лимфоидной ткани, эозинофилии, острого полнокровия и геморрагических инфарктов легких, а также гидропической и гиалиново-капельной дистрофий паренхиматозной ткани печени зафиксировано только после экспозиции наночастицами СаО. Выявленные особенности бионакопления и патоморфологических изменений при ингаляционном действии наночастиц СаО свидетельствуют о большей токсичности исследуемого наноматериала в сравнении с микродисперсным аналогом.

НАНОЭЛЕКТРОНИКА И НЕЙРОМОРФНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

101-107 13
Аннотация
Исследованы структурные модели молекулярных квантовых проводников, транспортные свойства которых могут эффективно управляться за счет интерференционного изменения туннельной прозрачности полем затвора.