Предлагаемый этап проекта направлен на развитие методов химической технологии в области создания новых функциональных материалов и развития применения композитных материалов в аналитической химии. Первой целью нашего исследования является разработка научных основ получения активного композитного материала для создания электрохимических сенсоров на основе темплатного электрохимического осаждения массивов взаимоудаленных микрочастиц металлов на поверхность токопроводной подложки. Второй целью будет исследование возможности иммобилизации на металлических микроэлектродах полученных темплатных синтезом электрокаталитических соединений. Последней целью в данном этапе проекта будет являться исследование возможности регистрации вольтамперных кривых на полученных материалах, что позволит подтвердить или опровергнуть перспективность данных материалов для создания новых электрохимических сенсоров.
Данный проект направлен на разработку материалов перспективных для создания сенсоров. В основе лежит подход, основанный на применении массивов ультрамикроэлектродов, что позволяет в ряде случаев улучшить характеристики сенсоров, такие как соотношение сигнал/шум, а также в силу особого диффузионного поведения ультрамикроэлектродов получить дополнительную информацию, которая весьма полезна для исследователей. Массивы микроэлектродов получаются методами самоорганизации, что не требует применения сложных методов, таких как фотолитография, при этом данные методы позволяют создавать массивы ультрамикроэлектродов не только на плоскопараллельных подложках. но и на криволинейных поверхностях.
В результате проведения исследования достигнуты следующие результаты:
1.Разработана методика темплатного синтеза перфорированных пленок ксерогелей на поверхности токопроводных подложек золь-гель методом по технологии нанесения dip coating с применением в качестве темплата микрокапель полимера
2.Разработана методика синтеза полимерных микросфер путем эмульсионной полимеризации полистирола
3.Разработана методика электрофоретического осаждения полимерных сфер на поверхность планарных токопроводных подложек с низкой степенью агрегации.
4.Разработана методика темплатного синтеза перфорированных пленок ксерогелей на поверхности токопроводных подложек золь-гель методом по технологии нанесения dip coating с применением в качестве темплата микросфер полистирола
5.Разработан метод темплатного электрохимического синтеза массивов иммобилизованных микрочастиц металлов на поверхности подложки с применением в качестве темплата перфорированных пленок ксерогелей
6.Изучена возможность иммобилизации электрокаталитических соединений на поверхности микроэлектродов с целью изменения отклика разрабатываемых материалов на специфические для соединений аналиты.
7.Изучена возможность регистрации вольтамперометрических кривых при помощи разработанных электродов для растворов гексацианоферрата калия, аминокислот, содержащих сульфогидрильную группу, паранитрофенола
Помимо этого проведено теоретическое и практическое исследование возможности применения материалов на основе перфорированных пленок получаемых разработанным темплатным методом синтеза на поверхности токопроводных подложек для создания массивов углублённых ультрамикроэлектродов перспективных для электрохимического анализа. Перспективность применения данных материалов заключается в особенности режима диффузии: за счет возможности реализации переходного режима (режим работы, в котором реализуется промежуточный между линейной и полусферической диффузией) чувствительный к коэффициенту диффузии аналита, что может в перспективе позволить определять совместно вещества с различной молекулярной массой, но близкими окислительно-восстановительными потенциалами. Данный анализ может быть интересен для определения чистоты пептидов, получаемых твердофазным синтезом.
В результате проведенного исследования разработаны методики многостадийного темплатного синтеза, которые позволяют получить на поверхности токопроводных подложек массивы микрочастиц металлов, разделенные диэлектриком. Полученные структуры являются ансамблями ультрамикроэлектродов. Показана возможность применения данных материалов для регистрации вольтамперограмм. Перспективность применения данных материалов заключается в особенности режима диффузии: за счет возможности реализации переходного режима (режим работы, в котором реализуется промежуточный между линейной и полусферической диффузией) чувствительный к коэффициенту диффузии аналита, что может в перспективе позволить определять совместно вещества с различной молекулярной массой, но близкими окислительно-восстановительными потенциалами
Руководитель НИР, с.н.с., к.х.н. Арбенин А. Ю.
Общее руководство проектом, анализ литературных данных, разработка методик, входящих в состав многостадийного темплатного синтеза массивов микрочастиц металлов, постановка экспериментов по регистрации электроактивных соединений.
Исполнители:
Профессор, д.х.н Смирнов В. М.
Анализ литературных данных, разработка методик получения привитых поверхностных соединений.
Доцент к.х.н. Земцова Е. Г.
Анализ литературных данных, разработка методик получения массивов микрочастиц металлов.
Инж.-иссл. Орехов Е.
Разработка методик получения перфорированных пленок и методов темплатного электрохимического осаждения металлов.
Инж.-иссл. Юрчук Д. В.
Разработка методики синтеза полимерных микросфер
Инж.-иссл. Данилов С. Е.
Разработка методов темплатного электрохимического осаждения металлов
Доцент, д.ф.-м.н. Панчук В. В.
Регистрация вольтамперометрических кривых при помощи разработанных материалов
Инж.-иссл. Пономарева А. Н.
Разработка методики синтеза перфорированных пленок оксида титана с применением структурообразующей добавки (полиэтиленгликоль Mw20000)
Инж.-иссл. Петров А. А.
Создание численных моделей поведения ультрамикроэлектродных ансамблей и установление корреляции с экспериментальными данными.
Профессор, д.х.н. Кирсанов Д. О.
Постановка методики регистрации вольтамперограмм электроактивных соединений при помощи разработанных материалов
Науч. сотр. , к.ф.-м.н. Корусенко П. М.
Разработка методики электрофоретического осаждения полимерных микросфер на поверхность подложки.
Основополагающими направлениями науки и технологии данного проекта является химическая технология и химическое материаловедение, однако предлагаемые работы предполагают вовлечение специалистов разных специальностей, что позволит выработать комплексный подход к созданию композиционных функциональных материалов, обладающих требуемыми сенсорными свойствами, важными для дальнейшего практического применения результатов исследований. Таким образом, данное исследование не может быть отнесено строго к одной из областей науки, оно включает части относящиеся к химической технологии, химическому материаловедению, электрохимии, аналитической химии и другим, что указывает на междисциплинарность проекта.
| Short title | GZ-2021 |
|---|
| Acronym | NIR_GZ_2021 – 1 |
|---|
| Status | Finished |
|---|
| Effective start/end date | 10/03/21 → 31/12/21 |
|---|
