Участвующие страны и международные организации:

Армения, Беларусь, Болгария, Великобритания, Германия, Латвия, Польша, Россия, Словакия, Украина. 

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Современные тенденции в микроспектроскопии на основе комбинационного (рамановского) рассеяния света, обеспечивающие ультрачувствительные, высококонтрастные и селективные подходы для исследований конденсированных сред при предельно малых концентрациях молекул исследуемого вещества, находятся в центре внимания настоящей исследовательской программы. Обнаружение и идентификация одиночных молекул представляет собой предельный уровень чувствительности в химическом анализе. Возможность отслеживания и мониторинга одиночных молекул с информацией об их химической структуре и возможных конформационных изменениях, предопределяет далеко идущие перспективы в фундаментальных и прикладных исследованиях в данной области. В этой связи, колебательная спектроскопия, такая как рамановская спектроскопия, будучи неинвазивной и не требующей специальных меток методика, представляется информативным и предпочтительным инструментом для изучения одиночных биологических молекул. Данная цель может быть достигнута с помощью уникальной методики комбинирования двух усиленных модификаций комбинационного рассеяния света, а именно КАРС (когерентное антистоксово рассеяние света) и ГКР (гигантское комбинационное рассеяние) спектроскопии. Основанная на таком подходе ультрачувствительная спектроскопия, известная как ГКАРС – гигантское когерентное антистоксово рассеяние света, в настоящее время мало изучена. 
     Исследования в области фото- и апконверсионной люминесценции на основе перспективных наноструктур типа «ядро-оболочка». В последние годы, благодаря ряду своих привлекательных свойств, таких как полифункциональность, регулируемость и стабильность, подобные структуры весьма эффективно применяются в современных исследованиях, связанных с биомедициной, оптикой, экологией, материаловедением, энергетикой и т.д. Наноструктуры «ядро-оболочка», содержащие благородные металлы, представляют с собой плазмонные наноматериалы, и успешно применяются для контрастной визуализации исследуемых объектов в различных биомедицинских задачах и т.д. 

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:

1. Модернизированная под ультрачувствительную спектроскопию ГКАРС многомодальная оптическая платформа. 
   
   
2. Достижение уровня воспроизводимой регистрации спектров комбинационного рассеяния одиночных/единиц органических молекул методами ГКР и ГКАРС. 
   
   
3. Моделирование процесса плазмонного усиления Рамановского рассеяния. 
   
   
4. Изучение спектрально-структурных характеристик апконверсионных люминофоров с различными редкоземельными элементами на основе наноструктур «ядро-оболочка». 
   
   
5. Тестовые результаты по выявлению эффективности применения катионных/металло-порфиронов в качестве оболочек, и нанокристаллов NaYF₄: Yb ³⁺, Tm ³⁺/Er ³⁺ в качестве ядра, в фотодинамической терапии рака. 
   
   
6. Создание единой платформы для комплементарной спектрально-селективной визуализации биообразцов методами нелинейной микроскопии комбинационного рассеяния и апконверсионной люминесценции. 
   
   
7. Верификация опухолевых и стволовых клеток методом спектроскопии комбинационного рассеяния. 
   
   

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

1. Модернизация программного обеспечения NanoSP для микроспектрометра «КАРС», адаптированную под ультрачувствительную модальность ГКАРС. 
   
   
2. Тестирование различных по конфигурации ГКР-активных подложек с целью оптимального выбора для эффективной ГКАРС спектроскопии. 
   
   
3. Получение и анализ ГКР и ГКАРС спектров и карт интенсивности света, рассеянного от исследуемых органических молекул, привязанных к золотым/серебряным наночастицам. 
   
   
4. Получение данных о структурных и спектроскопических/люминесцентных характеристиках наноструктуры «ядро-оболочка»: NaYF₄: Yb ³⁺, Er ³⁺, Tm ³⁺@SiO₂. 
   
   
5. Выявление особенностей спектров комбинационного рассеяния от глиальных клеток C6 и мезенхимальных стволовых клеток в регулярных исследованиях.