Реєстраційний номер
0226U002856,
(0125U001997)
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Фізичні процеси контрольованого синтезу біоактивних наночастинок у реактивній плазмі
Назва етапу роботи
Розробка експериментального обладнання та методів діагностики, дослідження параметрів плазми та формування наночастинок у розряді постійного струму
Керівник роботи
Лісовський Валерій Олександрович, Доктор фізико-математичних наук
Дата реєстрації
09-03-2026
Організація виконавець
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
Опис роботи
Метою проекту є розробка фізичних принципів керування процесом синтезу наночастинок з біоактивними властивостями, методів їх утримання у газорозрядній плазмі. Основними завданнями цієї науково-дослідної роботи є наступні:
- розробити та виготовити газорозрядну камеру з вертикально орієнтованими електродами, яку можна живити постійною, високочастотною або імпульсною напругою;
- створити діагностичний комплекс, що складається з лазерної системи візуалізації наночастинок, зонда Ленгмюра, оптичного спектрометра;
- дослідити просторові профілі параметрів плазми зондовим та емісійно-спектральним методами у різних вуглецевмісних газах (C2H2, CH4, C6H6, CF4 та інші) у розрядах постійного струму, високочастотному ємнісному та імпульсному в діапазоні тиску від 1 до 100 Па;
- дослідити просторову локалізацію формування та утримання наночастинок у цих розрядах за допомогою лазерної візуалізації;
- визначити вплив форми напруги від джерела живлення (постійної, високочастотної, імпульсної) на параметри розрядної плазми та, відповідно, на формування та утримання наночастинок;
- розробити нові методи керування розміром наночастинок за допомогою зміни частоти та форми напруги, тиску та сорту газу;
- розробити новий метод використання наночастинок як засобу діагностики структури розподілу потенціалу та електричних полів;
- дослідити характеристики наночастинок, отриманих за різних умов, за допомогою методів діагностики матеріалів (трансмісійна та скануюча електронна мікроскопія, XRD тощо);
- розробити чисельні моделі осьової та радіальної структури газових розрядів постійного струму, імпульсного та високочастотного ємнісного за умов ефективного формування наночастинок;
- розробити методику синтезу комбінованих полімер-металевих наночастинок, які містять у полімерній матриці атоми металу (зокрема, срібла);
- дослідити антибактеріальні властивості комбінованих полімер-металевих наночастинок.
Опис етапу
Виготовлено експериментальну установку, яка складається з газорозрядної камери, систем напуску та відкачування газів, діагностичних засобів для напруги, струму, тиску, потоку газів, оптичного спектрометра Horiba iH320, лазера з циліндричною лінзою, зонда Ленгмюра, а також в низці експериментів використовувався мас-спектрометр. Дослідження проведені в CF4, CO2, C2H2 та сумішах C2H2 з аргоном. Виміряні криві запалювання розряду постійного струму, визначені режими його горіння у різних газах. Виявлено ефект значного зменшення потоку вторинних електронів, що виходять з поверхні катоду під дією бомбардування позитивними іонами, якщо вона вкрита моно шарами молекул ацетилену. З’ясовано, що позитивні іони рухаються в катодному шарі розряду в ацетилені в режимі з постійною рухливістю. Це можливе лише за умови, коли перезаряджання позитивних іонів з молекулами ацетилену не відбувається, тобто у випадку домінування важких іонів. Це підтверджено також вимірюваннями оптичного випромінювання з ацетиленової плазми, проведеними виконавцями НДР. Показано, що зазвичай наночастинки формуються та утримуються в потенціальній ямі в негативному світінні розряду. Досліджено форму хмари наночастинок, її часову та просторову динаміку, а також умови її існування. Виявлено, що з часом формується потік наночастинок з хмари в бік аноду. Це явище було пояснене за допомогою чисельного PIC моделювання. За допомогою трансмісійного електронного мікроскопу та рентгенівської дифрактометрії (XRD) були досліджені наночастинки, осаджені з розрядів в ацетилені, аргоні та їх сумішах, як зі сталевим, так й зі срібним катодом. Додатково були з’ясовані антибактеріальні можливості отриманих наночастинок. Показано, що полімерні наночастинки, а також чисті срібні практично не впливають на бактерії. Наночастинки, що були сформовані в розряді в кисні зі срібним катодом, є сполуками AgxOy й виявили підвищену антибактеріальну активність.
Опис продукції
Автори роботи
Харченко Надія Дмитрівна
Яковін Станіслав Дмитрович
Оксенюк Іван Іванович
Дудін Станіслав Валентинович
Гах Андрій Геннадійович
Гаркуша Ігор Євгенович
Зикова Ганна Веніамінівна
Єфименко Ніна Олександрівна
Додано/оновлено в НРАТ
2026-03-09
