Участвующие страны и международные организации:

Армения, Беларусь, Болгария, Германия, Египет, 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 химически 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 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 весьма информативным и предпочтительным инструментом для изучения одиночных органических/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 эффективно применяются в современных исследованиях, связанных с биомедициной, оптикой, экологией, материаловедением, энергетикой и т.д. Наноструктуры «ядро-оболочка», содержащие благородные металлы, представляют собой плазмонные наноматериалы, и успешно применяются для контрастной визуализации исследуемых объектов, а также 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. Изучение спектрально-структурных характеристик апконверсионных люминофоров с различными редкоземельными элементами на основе наноструктур «ядро-оболочка». 
   
   
4. Тестовые результаты по выявлению эффективности применения порфиронов в качестве оболочек, и нанокристаллов NaYF₄: Yb ³⁺, Tm ³⁺/Er ³⁺ в качестве ядра, в фотодинамической терапии рака. 
   
   
5. Создание единой платформы для комплементарной спектрально-селективной визуализации образцов методами нелинейной микроскопии комбинационного рассеяния и апконверсионной люминесценции. 
   
   
6. Комплексный анализ исследуемых в рамках темы структур и образцов методами комбинационного рассеяния, рентгеноструктурного анализа, атомно-силовой микроскопии и электронной микроскопии. 
   
   

Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:

1. Разработка сканируемой по длине волны пикосекундного «КАРС»-микроспектрометра. 
   
   
2. Продолжение тестирования различных по конфигурации ГКР-активных подложек с целью оптимального выбора для эффективной ГКАРС спектроскопии. 
   
   
3. Сравнение ГКР и ГКАРС спектров и карт интенсивности света, рассеянного от исследуемых органических молекул. 
   
   
4. Синтез наноструктур «ядро-оболочка»: NaYF₄: Yb ³⁺, Er ³⁺, Tm ³⁺@SiO₂ и тестирование на их токсичность. 
   
   
5. Реализация метода контрастной и селективной визуализации на модельных образцах методом комбинационного рассеяния и апконверсионной люминесценции.