Новости

В Ижевск прибыли специалисты Воронежского государственного университета для проведения исследований наноструктур на уникальном современном оборудовании Центра коллективного пользования (ЦКП) Удмуртского федерального исследовательского центра (УдмФИЦ) Уральского отделения РАН.

На данном этапе проводятся исследования трех групп различных материалов. Первая – гибридные наноструктуры на основе клеточных культур, сформированные по природному подобию. Ученые изучают клеточные культуры, которые производят неорганические наночастицы заданных размеров, формы и состава. Размеры наночастиц системы «железо-кислород», производимые клеткой, не превышают 6 нанометров. При этом, за счет природного, органического происхождения каждая наночастица имеет белковое окружение, которое позволяет длительное время сохранять состав и структуру наночастиц, их физико-химическое состояние.

Такие исследования позволят значительно упростить получение наночастиц, которое в настоящее время является длительным и дорогостоящим процессом. В случае получения положительных результатов исследований такие клеточные культуры можно выращивать буквально в чашке Петри. Из исходного состояния клеточной культуры открывается возможность контролируемой адресной доставки наночастиц, фактически в белковых «био- наноконтейнерах», для использования в точных вопросах технологии – например, в наноэлектронике или спинтронике.

В частности, сегодня ученые исследовали искусственно выращенные клетки кишечной палочки, одним из компонентов которой является специфический белок, превращающий токсичные для клетки материалы в нетоксичные. Исследования позволят внутри любой молекулы вырастить неорганическую наночастицу размером 5-7 нанометров.

Вторая группа исследований – клеточные культуры, которые искусственно совмещены с неорганическими наночастицами – системы «кремний-кислород». Эти работы очень важны для развития медицины. В настоящее время для проведения разного рода терапевтических исследований (например, томографии) в качестве красителей используются определенные материалы, которые в большинстве случаев с большим трудом выводятся из организма. Наночастицы системы «кремний-кислород», попадая внутрь клетки, разлагаются вплоть до полного исчезновения. При этом они могут не только идентифицировать пораженные клетки, но и положительным образом влиять на внутриклеточную среду. В настоящее время на оборудовании ЦКП УдмФИЦ УрО РАН ученые исследуют, действительно ли эти материалы-маркеры полностью растворяются и выводятся из организма и не являются для него токсичными.

Третья группа исследований направлена на выяснение особенностей атомного и электронного строения, физико-химического состояния наночастиц – коллоидных квантовых точек размером до 5 нанометров. Нанокристаллы сульфида серебра проявляют целый набор перспективных квантово-оптических свойств, использование которых находится в сильной зависимости от их окружения. Управляя этим окружением, можно регулировать оптические свойства материала для разработок в области современной фотоники.

Доцент Кафедры физики твердого тела и наноструктур Воронежского государственного университета, доктор физико-математических наук, профессор Сергей Турищев сообщил, что научные школы Удмуртии и Воронежской области связывает почти полувековое сотрудничество. Однако исследования подобного уровня проводятся впервые – не только в истории двух этих научных школ, но и во всероссийской практике. Начать их позволило создание в УдмФИЦ УрО РАН Центра коллективного пользования, оснащенного самым современным оборудованием.

– Уровень чувствительности приборной базы Центра коллективного пользования достаточен для проведения исследований, результаты которых мы публикуем в самых современных научных журналах, – рассказывает Сергей Турищев. – Здесь есть точные приборы, на которых с высоким разрешением можно изучать то, как в твердом теле, различных наночастицах атомы влияют друг на друга, изучать физические и физико-химические свойства и состояния разнообразных объектов. Таких приборов в буквальном смысле несколько на всей территории страны, а по ряду параметров – это просто уникальное оборудование.

Нам неизвестны подобные исследования таких объектов в нашей стране, тем более в условиях, очень близких к условиям окружающей среды. Мы не знаем примеров, когда кто-то бы делал подобные исследования на тех клетках, которые мы изучаем. Это – первая проба на таких приборах, и на текущий момент я могу сказать, что она очень-очень удачная и первые эксперименты выглядят очень оптимистически.

Археологи и физики Удмуртского федерального исследовательского центра (УдмФИЦ) УрО РАН сегодня, 16 февраля, начали проведение междисциплинарных исследований археологических материалов, обнаруженных на территории республики.

В рамках сотрудничества планируются исследования найденных в ходе раскопок артефактов с помощью современного растрового электронного микроскопа, приобретенного в 2020 года для Центра коллективного пользования (ЦКП) УдмФИЦ УрО РАН «Центр физических и физико-химических методов анализа, исследования свойств и характеристик поверхности, наноструктур, материалов и изделий». Возможности этого прибора позволяют исследовать не только минералы и металлы, но и органические вещества, например - клетки живых организмов, процессы, происходящие при охлаждении и нагревании образца, в том числе в режиме реального времени.

Первыми артефактами, которые были обследованы в ЦКП, стали вещи, найденные на территории Варнинского могильника. Узнав, из каких сплавов были изготовлены древние украшения, ученые могут оценить уровень развития производства, установить и прояснить историко-культурную ситуацию в регионе того времени.

Варнинский могильник – памятник археологии V – первой половины X веков, расположенный близ деревни Варни Дебесского района Удмуртии. В ходе многолетних археологических раскопок было обнаружено более 500 захоронений, в которых найдено несколько тысяч артефактов. Среди них преобладают украшения женского костюма: гривны (шейные украшения), височные и шумящие подвески, ожерелья из бус, бисера и металлических привесок. В некоторых погребениях были найдены арабские дирхемы VII-VIII веков, что говорит о широких торговых связях средневекового населения бассейна реки Чепцы.

- Долгое время археологи не могли получить какую-то дополнительную информацию об этих вещах, довольствовались тем, что сравнивали, какие находки получают специалисты из других регионов, как эти находки друг с другом соотносятся, - рассказывает научный сотрудник отдела исторических исследований Удмуртского института истории, языка и литературы УдмФИЦ УрО РАН, кандидат исторических наук Татьяна Сабирова. - Но теперь благодаря нашим коллегам-физикам из Физико-технического института, благодаря Центру коллективного пользования и собственно самому прибору – электронному микроскопу - мы можем погрузиться внутрь этих находок и определить, из чего они сделаны. Это наш пилотный проект. Мы принесли наиболее характерные образцы, каждый из которых уникален по-своему.

Под микроскопом была исследована  поясная накладка. Выяснилось, что на её поверхность нанесен тонкий слой золота, и это позволяет делать вывод о том, что технологии того периода были достаточно развиты.

- Вещь это «импортная», - говорит Татьяна Сабирова, - на территорию Камско-Вятского междуречья она попала посредством торговых обменов. Стандартный путь таких обменов – водный, по рекам Кама и Волга. Таким образом, проведенный анализ подтверждает наличие торгово-культурных контактов с народами Ближнего Востока и Малой Азии.

- В настоящий момент микроскоп является одной из наиболее востребованных единиц научного оборудования ЦКП, - рассказывает руководитель Центра коллективного пользования (ЦКП), ведущий научный сотрудник Физико-технического института УдмФИЦ УрО РАН, кандидат физико-математических наук Ришат Валеев. - Мы надеемся, что новые открывшиеся возможности привлекут не только историков, но и исследователей из других научных направлений: биологов, геологов, медиков и т.д.

Первый опыт показал эффективность совместного взаимодействия. В дальнейшем историки и физики УдмФИЦ УрО РАН планируют провести анализ артефактов и других археологических культур на территории республики.