Офіційний веб сайт

Дисперсії наночастинок в рідких кристалах для нових функціональних матеріалів

м18

Представлено Державною науковою установою "Науково-технологічний комплекс "Інститут монокристалів" НАН України"

Автор: Проданов М.Ф., к.х.н.

Метою роботи є отримання і дослідження істинних колоїдів напівпровідникових та магнітних наночастинок в рідкокристалічному середовищі, що є передумовою подальшого просування фундаментальних досліджень та розвитку практичних застосувань цих нових композитних матеріалів. Отримано низку фундаментальних результатів стосовно впливу молекулярної архітектури органічної оболонки наночастинок на стабільність і морфологію їх дисперсій в рідких кристалах та проводійних органічних полімерах. Запропонована модель диспергування сферичних наночастинок, стабілізованих різними лігандами та їх комбінаціями, в рідкокристалічному середовищі. Розроблена оптимальна архітектура органічної оболонки наночастинок, що дозволяє отримувати стабільні колоїди сферичних магнітних і напівпровідникових наночастинок в рідких кристалах. Диспергування феромагнітних наночастинок з розробленою архітектурою оболонки в рідкому кристалі приводить до гібридного рідкокристалічного матеріалу, що виявляє властивості магнітної рідини і має на порядок вищу чутливість до магнітного поля, порівняно з чистим рідким кристалом. Показано, що отримані дендритні фосфонові кислоти є ефективним інструментом керування розподілом квантових точок в проводійних органічних полімерах. Виявлена перспективність таких нанокомпозитів для застосування в світло-емітерних та фотовольтаїчних пристроях. Ефективне використання передових методів органічної хімії, нанохімії, рідкокристалічного матеріалознавства дозволило автору розробити спосіб стабілізації колоїдів наночастинок в анізотропних органічних середовищах, що відкриває широкий простір для досліджень низки перспективних гібридних матеріалів. Пріоритетні результати циклу праць мають значення для органічної хімії, матеріалознавства, технології рідких кристалів, фотоніки, нанотехнологій. Деякі з отриманих матеріалів мають реальну перспективу практичного застосування в дисплейних технологіях і фотовольтаїці, а виявлені закономірності впливу стабілізаторів дисперсій наночастинок на їх розподіл в рідкокристалічному середовищі можуть бути використані для подальшого дизайну і отримання нових поліфункціональних («smart») матеріалів із залученням унікальних властивостей ансамблів наночастинок.

Кількість публікацій: 1 монографія, 19 статей (7 - у зарубіжних виданнях) і 11 тез доповідей. Кількість цитувань статей – 46. 

Надіслати коментар

Коментарі

Olesia Kulyk

Nowadays nanotechnology and applied nanoscience allow people to create innovative nanostructured materials and devices, which make a significant contribution to the improvement of people's lives. Therefore, the research work in this direction is quite interesting, actual and applicable in modern science and technology.
The current project, presented by Dr. M. Prodanov, deals with the synthesis and investigation of novel functional materials based on semiconductor and magnetic nanoparticles colloids in liquid crystal media. The applicant successfully functionalized spherical ferromagnetic nanoparticles with organic ligands as well as thoroughly studied their dispersions in liquid crystals. Notably, that the obtained dispersions display a number of unique magnetic properties, which are rather interesting for further application in the fabrication of photovoltaic devices etc.
In conclusion, the applicant demonstrates high level scientific work and, therefore, can be recommended to the award of President’s award for young scientists.

Dr. Olesia Kulyk
“Laboratoire de Chimie Organiques des Matériaux Supramoléculaire”
UNamur, Belgium

Nataliya Babayevska

Synthesis and study of the new nanosized materials present a great interest in modern science. It is known that particle size diminution leads to size effect and plays an important role in creation of nanomaterials with new functional properties. The scientific work of Maksym Prodanov is devoted to synthesis and study of the semiconductor and magnetic nanoparticles colloidal solution for future fundamental research and wide practical application. Optimization of the synthesis parameters allowed to obtain functional nanoparticles with controllable organic shell stabilized in liquid crystal medium. Use of the dendritic phosphonic acids leads to the controlled distribution of the quantum dots in organic conducting polymers. Obtained new nanocomposites are perspective materials in optics, photonics and photovoltaics.
Due to excellent experience of Maksym Prodanov in organic synthesis, nanotechnology and liquid crystal material science as well as high level scientific publications, I recommend him the President’s award for young scientists.

Dr. Nataliya Babayevska
NanoBioMedical Centre,
Poznan, Poland

abhishek

The technology appears to be very promising if it works it will be very popular in no time. People are using electro spinning which is very expensive. However, the proposed approach will reduce the production cost up to a great extent, and therefor, I am very excited to learn about the progress of the technology in near future.

Abhishek Kumar Srivastava
****************************************
PhD
Research Assistant Professor
Electronics and Computer Engineering Department
Hong Kong University of Science and Technology
Hong Kong

Abhishek

The technology appears to be very promising if it works it will be very popular in no time. People are using electro spinning which is very expensive. However, the proposed approach will reduce the production cost up to a great extent, and therefor, I am very excited to learn about the progress of the technology in near future.

Nikita Tolstoluzhsky

The work “Dispersions of nano-particles in liquid crystals for new functional materials” is an inter-disciplinary research which combines chemistry, physics and materials science fields.
That research focuses on the development of novel materials based on colloids of inorganic nanoparticles in ordered organic media.

One of the main achivements of Maksym Prodanov’s work is the creation of long-term stable “true” dispersion's of the nanoparticles in liquid crystals, which were previously unachievable due to known aggregation and sedimentation of the particles in ordered media.

Researcher performed the structural design of new surface modifiers together with a convenient synthetic route for the most effective ligands – dendritic oligomesogenic phosphonic acids.
The work includes a systematic studying of various organic coatings of the nanoparticles. The purpose of coating is to provide best interaction of nanonparticles with liquid-crystalline environment. As a result the most efficient combination of dendritic ligands with aliphatic co-surfactants was found. That allowed development of thermodynamically stable colloids.
The general approach was demonstrated on examples of semiconductor and magnetic nanoparticles. Some of the new materials possessed unique and very promising properties for variety of practical applications.
In conclusion, considering originality of the results and high level scientific publications of Maksym F. Prodanov I can recommend awarding him the President’s award for young scientists.

Kind regards

Nikita Tolstoluzhsky
PhD in Organic Chemistry,
RWTH-Aachen University
Germany

Н.С.Новікова

З дослідженнями М.Ф. Проданова я познайомилася, вивчаючи його праці і кандидатську дисертацію, на яку я писала відгук в якості офіційного опонента. Представлений цикл наукових робіт спрямований на вирішення актуальної науково-практичної задачі по створенню стабільних дисперсій наночасток в рідких кристалах шляхом розробки ефективних лігандів для модифікації їх поверхні.
Поєднання властивостей неорганічних наночасток з властивостями рідких кристалів дозволило не лише поліпшити існуючі характеристики рідкокристалічних композицій, але і отримати матеріали з унікальними феромагнітними і електролюмінесцентними властивостями.
М.Ф. Проданов виконав значну синтетичну роботу з синтезу трьох типів нових лігандів: лінійних, дендритних і Т-подібних фосфонових кислот, що містять промезогенні групи. Він приділив велику увагу пошуку зручних в технологічному відношенні методів синтезу цільових продуктів. Автором отримано дані щодо впливу структури лігандів на їх стабілізуючу здатність в рідкокристалічних нанокомпозитах та показано, що найбільш ефективними є дендритні мезогеноподібні ліганди в комбінації з аліфатичними. Деякі з отриманих матеріалів мають реальну перспективу практичного застосування в дисплейних технологіях.
Виконана робота характеризується своєю актуальністю, новизною, великим об'ємом виконаних досліджень і високим науковим рівнем, а її автор, М.Ф. Проданов, заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.
Н.Новікова
к.х.н., ст.н.сп. Фізико-хімічного інституту НАН України

Anton Pershin

This work focuses on the development of novel strategies for incorporating the inorganic nanoparticles into liquid crystals. These hybrid materials are a subject of significant scientific interest due to their practical relevance, e. g. for constructing the large-panel liquid crystal displays. Based on the combination of the unique properties of the components, various fascinating phenomena occurring in the dispersions of nanoparticles, such as e. g. the reversible light-induced phase transition in liquid crystals, were recently observed and characterized. However, further progress in the field is hindered by the low stability of the solutions of nanoparticles in liquid crystals.

In the present work, the Applicant suggests an efficient approach to stabilize these dispersions by using the derivatives of gallic acid as the ligands. Although the application of similar compounds was already described in the literature, this work provides a comprehensive structure-property analysis of the stability and physical properties of the resulting materials. Remarkably, the Applicant proposes a new scheme for synthesizing the branched ligands which eventually improve the stability of the dispersions comparing to those with the linear ligands. The results of this work are of great scientific interest, whereas the obtained dispersions have a clear potential for practical applications.

During the work, the Applicant demonstrated a modern scientific attitude, which is based on the multidisciplinary approach to the problem under investigation. The selected results of this study were published in prestigious internationally recognized journals, which also confirms the high quality of the present research. Moreover, His findings received a considerable attention from the community, which can be evident by a fairly high number of citing papers.

To conclude, based on the scientific novelty of this work together with the scientific excellence demonstrated by the Applicant, I am confident that the Applicant deserves being awarded the Ukraine President Fellowship for Young Scientists.

Anton Pershin,
Dr. rer. nat., Laboratory for Chemistry of Novel Materials,
UMons, Belgium

Александр Ляпунов

Роботи по створенню нових матеріалів на основі дисперсій наночастинок і мезогенних сполук є одним із трендів в сучасному матеріалознавстві. У зв'язку з цим, подана робота, що присвячена синтезу нових мезогенних лігандів і стабілізація з їх допомогою колоїдів наночастинок в рідких кристалах є актуальним і практично важливим дослідженням. Автором вперше показано можливість отримання стабільних колоїдних дисперсій наночастинок на основі мезогеноподібних фосфонових кислот. Цей факт відкриває шлях для подальшого теоретичного та практичного вивчення цих перспективних матеріалів.
Для досягнення цього результату автором виконана синтетична частина роботи - розроблені препаративні методи отримання нових мезогеноподібних фосфонових кислот, а також вивчені оптичні та магнітні властивості отриманих дисперсій наночастинок, що робить цей цикл праць завершеним науковим дослідженням.
В цілому представлена робота виділяється актуальністю, науковою новизною, і практичним значенням, а її автор М.Ф. Проданов заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Олександр Ляпунов,
к.х.н., ст.н.сп. Фізико-хімічного інституту НАН України

Андрій Нич

Колоїдні розчини наночастинок в рідких кристалах є перспективними системами для застосування у матеріалознавстві та фотоніці, зокрема квантові точки використовуються для візуалізації медичних чи біологічних систем та для різного роду фотовипромінювачів та фотоприймачів. Тому розробка ефективних методів і матеріалів для їхньої стабілізації має як фундаментальне, так і прикладне значення, що робить тематику досліджень М.Ф. Проданова безумовно актуальною.
Цикл робіт М.Ф. Проданова присвячений синтезу нових мезогеноподібних лігандів та дослідженню впливу їх молекулярної будови на здатність стабілізувати колоїдні розчини наночастинок в нематичних та смектичних рідких кристалах. Для цих лігандів у роботах автора представлено завершений цикл дослідження від дизайну молекулярної структури лігандів до розробки методів їх синтезу та характеризації колоїдних розчинів наночастинок в рідких кристалах та провідних полімерах, стабілізованих цими речовинами.
Вважаю за необхідне відзначити, що автором вперше показано, що для стабілізації колоїдних розчинів і отримання термодинамічно стабільної дисперсії наночастинок у нематичному рідкому кристалі та в провідному полімері найбільш ефективним є покриття поверхні наночастинок комбінацією дендритних олігомезогенних лігандів з порівняно короткими лінійними молекулами.

Андрій Нич,
к.ф.-м.н., ст.н.сп. Інституту фізики НАН України

В.І.Кальченко

Я знайомий з дослідженнями М.Ф.Проданова по його публікаціям, та кандидатській дисертації, на автореферат якої я писав відгук. Автором отримано важливі фундаментальні результати стосовно впливу молекулярної архітектури органічної оболонки наночастинок на стабільність і морфологію їх дисперсій в рідких кристалах та проводійних органічних полімерах Зокрема, диспергування феромагнітних наночастинок в рідкому кристалі приводить до гібридного рідкокристалічного матеріалу, що виявляє властивості магнітної рідини і має на порядок вищу чутливість до магнітного поля, порівняно з чистим рідким кристалом. Показано, що отримані дендритні фосфонові кислоти є ефективним інструментом керування розподілом квантових точок в проводійних органічних полімерах. Виявлена перспективність таких нанокомпозитів для застосування в світло-емітерних та фотовольтаїчних пристроях.
Вважаю, що представлена робота вносить суттєвий вклад в науку про дисперсії наночастинок в рідких кристаллах, і є корисною для розробки нових функціональних матеріалів. Автор роботи М.Ф.Проданов заслуговує на присудження премії Президента України для молодих вчених.

Член-кореспондент НАН України В. Кальченко

Алексей Бобровский

ОТЗЫВ
Цикл научных статей Проданова Максима Фёдоровича посвящен созданию и исследованию истинных коллоидных растворов полупроводниковых и магнитных наночастиц в жидкокристаллических средах. Тема данной работы является актуальной как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения перспектив возможного использования полученных и исследованных новых соединений в фотонике и оптоэлектронике.
Автором осуществлён синтез новых мезоген-содержащих лигандов для эффективной стабилизации смесей наночастиц и жидких кристаллов. Для этого проделана большая синтетическая работа и был получен ряд новых соединений, линейных и дендритных мезоген-содержащих лигандов с алкилфтортерфенильнымы, алкилбифенил-4-ил-бензоатным и цианобифенильним группами, а также якорной фосфоновой группой.
В ходе изучения влияния новых лигандов на растворимость наночастиц в жидких кристаллах и стабильность полученных смесей обнаружено, что наиболее эффективной для стабилизации дисперсий наночастиц является разреженная и гибкая архитектура оболочки лигандов, способная к эффективному взаимодействию с молекулами жидких кристаллов.
В работе впервые показано, что синтезированные лиганды позволяют получать термодинамически стабильные дисперсии квантовых точек в жидких кристаллах и реализовать равномерное распределение полупроводниковых наночастиц внутри проводящей полимерной матрицы на основе поливинилкарбазола.
Необходимо отметить ещё один важный результат работы: высокая совместимость модифицированных наночастиц даёт возможность получать стабильные дисперсии магнитных наночастиц в концентрации достаточной для снижения порогового значения магнитного поля перехода Фредерикса в полтора раза по сравнению с чистым нематиком пентилцианбифенилом.
Проделанная работа безусловно заслуживает Премии Президента.

Доктор химических наук,
профессор РАН,
ведущий научный сотрудник Химфака МГУ
Бобровский Алексей Юрьевич

Oleg D. Lavrentovich

Exploration of soft matter and states intermediate between crystalline solids and isotropic liquids, such as liquid crystals, has flourished in recent decades. It has yielded a broad range of scientific and technological breakthroughs such as synthesis of the super-polymer Kevlar, advances in drug delivery, colloids, block copolymers, templating, food industry. Liquid crystals have created a revolution in the way we present information nowadays, enabling an entire industry of flat panel liquid crystal displays with enormous societal benefits, some of which are still under development, such as low- and zero-power and flexible informational devices. One of the challenges in the field is to establish a solid understanding of hybrid systems in which the liquid crystals is only one of the components. This challenging area is precisely the target of the research work by Maksym Prodanov that explores dispersions of nanoparticles in liquid crystals.

Mr. Prodanov focuses on development of effective ligands that could stabilize the nanoparticles in liquid crystalline environment and prevent their uncontrollable aggregation. As the liquid crystalline medium, the author explores the nematic and smectic C phases, the most actively used types of liquid crystals. Mr. Prodanov successfully synthesized a number of effective ligands with novel molecular structures. An especially attractive feature of the research is that the author developed a broad variety of ligands geometry: He synthesized linear, dendritic and T-shaped forms of the ligands. The surface anchoring properties of the ligands have been characterized by using flat cells with ligands serving as an aligning agent; the author demonstrated that both homeotropic and planar alignment can be achieved. Finally, the thesis describes in details how the different ligands influence the stability of nanoparticles in liquid crystals.
The work is of great interest not only for the area of liquid crystals, but also for a much broader field of organic chemistry, optics, and physics of soft matter, as nanoparticles-liquid crystal hybrid materials are in demand for applications such as transformation optics, materials self-assembly and photonics.

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.