Фонд Развитие Химической Физики

Фонд «Развитие химической физики» поддержал проведение XXXVIII Симпозиума по современной химической физике, который состоялся в Туапсе 18 – 28 сентября

В центре внимания участников — актуальные вопросы химфизики: от перспективных функциональных наноматериалов, фотохимии и катализа до квантовой химии, биофотоники и кинетики химических реакций.

🏆 Призерами конференции стали:

👏 Мария Абрамова — за работу «Изучение энергетической щели сверхпроводящего диселенида ниобия методом спектроскопии андреевского отражения».

👏 Татьяна Назаренко — представила исследования «Получение высокодисперсного майенита золь-гель методом с использованием углеродного покрытия» и «Синтез высокодисперсного майенита с использованием углеродного покрытия».

👏 Дарья Некрасова — за работу «Функциональные свойства мембран, изготовленных из жидкокристаллических дисперсий оксида графена».

👏 А также другие молодые ученые.

Поздравляем молодых исследователей с заслуженными наградами! Желаем новых научных результатов, смелых гипотез и успешного воплощения исследовательских идей!

🧑‍🔬 Для Фонда «Развитие химической физики» поддержка молодых ученых — одно из важных направлений деятельности. Мы убеждены, что признание научных достижений, профессиональный диалог и возможность представить свои исследования научному сообществу помогают молодым специалистам развиваться и находить новые возможности для работы.

#научный_конкурс

🔬 Молекулярный дизайн фотосенсибилизаторов: как донорно-акцепторные системы могут повысить эффективность фототерапии рака?

Как химическая структура сопряжённых молекул влияет на их фототерапевтическую активность? И можно ли управлять эффективностью фотосенсибилизаторов, изменяя не только молекулярную структуру, но и параметры наночастиц?

👩‍🔬 Эти вопросы исследует Юлия Исаева, младший научный сотрудник Института синтетических полимерных материалов РАН, занявшая 4-е место в Конкурсе научных работ Фонда «Развитие химической физики».

🧪 Её работа «Донорно-акцепторные сопряжённые олигомеры и наночастицы на их основе для биомедицины» посвящена разработке нового поколения органических фотосенсибилизаторов для фототерапии онкологических заболеваний.

Почему именно донорно-акцепторные системы?

🔭 Чередование электронодонорных и электроноакцепторных фрагментов в сопряжённой молекуле позволяет направленно регулировать её электронную структуру и оптические свойства, в том числе смещать поглощение в красную и ближнюю инфракрасную области спектра.

Это особенно важно для фототерапии: в данном спектральном диапазоне снижается поглощение света рядом эндогенных хромофоров, что создаёт условия для более глубокого проникновения излучения в биологические ткани.

При этом фотосенсибилизаторы могут реализовывать разные механизмы фототерапевтического действия — от генерации активных форм кислорода до фототермического преобразования энергии.

⚗️ От молекулярной структуры к биологической активности

Одна из ключевых задач исследования — установить взаимосвязь между строением донорно-акцепторных соединений, параметрами формируемых наночастиц и их фототерапевтической эффективностью.

Юлия проводит сравнительное исследование олигомерных и полимерных систем, оптимизирует методы получения водных нанодисперсий и изучает влияние размера, поверхностного заряда и матрицы инкапсуляции на фотофизические и биологические свойства материалов.

Такой подход позволяет перейти от эмпирического поиска фотосенсибилизаторов к рациональному проектированию систем с заданными характеристиками.

Перспективное направление работы — создание многофункциональных терапевтических платформ. В частности, исследуется возможность объединения донорно-акцепторных фотосенсибилизаторов с цитостатиками, включая цисплатин, для комбинированной химио- и фототерапии.

Разрабатываемые системы также представляют интерес для флуоресцентной визуализации, адресной доставки лекарственных препаратов и антибактериальной фототерапии.

🔍 Важная особенность исследования — полный цикл разработки: от молекулярного дизайна и органического синтеза до формирования наночастиц и оценки их свойств в экспериментах in vitro и in vivo.

📃 Подробнее об исследовании

🧪 Прочность перовскитных наночастиц измерили новым способом
Учёные ИТМО исследовали механические свойства наночастиц перовскитов CsPbBr₃ и CsPbCl₃ с помощью атомно-силовой микроскопии и наноиндентирования. Метод поможет точнее оценивать устойчивость наноматериалов для гибкой электроники и оптоэлектроники.
📖 Applied Physics Letters

🧪 Свойства растворителей определили по цвету раствора йода
Химики Института органической химии РАН предложили метод iSOLV, позволяющий характеризовать органические растворители по спектрам растворов йода. Подход даёт простой экспериментальный способ сравнивать свойства растворяющей среды.
📖 Chemical Science

⚗️ Пять металлов объединили в устойчивый катализатор для топливных элементов
Учёные ЮФУ, Сколтеха, Института катализа СО РАН и МГТУ им. Баумана создали нанокатализатор из платины, палладия, меди, никеля и кобальта. После термообработки материал потерял лишь около 22% активности за 10 тысяч циклов и после испытаний оказался примерно в четыре раза активнее коммерческого платинового катализатора.
📖 Journal of Alloys and Compounds

🧲 Созданы кристаллы с настраиваемым магнетизмом
Исследователи МГУ, СПбГУ и зарубежных научных центров получили и изучили новые молибден-хлоридные кристаллы с необычными магнитными свойствами. Их поведение можно изменять заменой части атомов молибдена на рений или ниобий и варьированием атомного порядка в структуре.
📖 Inorganic Chemistry

🔋 «Хрупкость» работающего аккумулятора измерили прямо во время зарядки
Учёные Сколтеха и МГУ впервые применили операндо-наноиндентирование для исследования катода NMC811 непосредственно во время работы литий-ионной ячейки. При напряжении выше 4,2 В работа пластической деформации материала снизилась примерно на 28%, что указывает на увеличение риска образования трещин.
📖 Measurement

🔬 Микропирамиды превратили германий в «капкан» для инфракрасного света
Исследователи ДВО РАН и СО РАН сформировали на поверхности германия микропирамидальную структуру и слой германида магния. Материал отражает всего около 4,2% падающего излучения и способен поглощать до примерно 96% света, что перспективно для ИК-фотодетекторов в диапазоне 800–3000 нм.
📖 Journal of Alloys and Compounds

📸 Фото: ITMO NEWS, ИОХ РАН, МГУ им. Ломоносова

#научный_дайджест

Что гамма-излучение делает с полимерным гелем?

🧴 Карбомеры мы встречаем гораздо чаще, чем кажется: это сшитые полимеры акриловой кислоты, которые используют как гелеобразователи в фармацевтике, косметике и системах доставки лекарств. Но что произойдет с такой полимерной сеткой после γ-облучения — она станет плотнее, разрушится или, наоборот, приобретет полезные свойства?

🔬 Ответ искала группа ученых из КНИТУ), КИББ КазНЦ РАН и ФИЦ ПХФ и МХ РАН.

📖 Работа «Влияние гамма-облучения на процесс набухания карбомеров и функциональные свойства гелей на их основе» опубликована в журнале «Химия высоких энергий», № 1/2026

Авторы исследовали сразу несколько марок карбомеров и облучали их γ-лучами ^60Co в широком диапазоне доз — от 30 до 700 кГр, причем как на воздухе, так и в вакууме.

⛓ Один из интересных результатов касается самой физики набухания. Оказалось, что экспериментальные данные в основном лучше описываются кинетикой второго порядка. Иными словами, дело не сводится к простой диффузии воды внутрь материала: заметную роль играет релаксация полимерной сетки, которая перестраивается по мере набухания.

📉 С увеличением дозы облучения максимальная степень набухания карбомеров уменьшается, а расчетная плотность сшивки растет. Одновременно снижается содержание карбоксильных групп и падает вязкость получаемых гелей. На первый взгляд возникает почти парадокс: сетка как будто становится более сшитой, но механические свойства ухудшаются. Авторы связывают это с конкуренцией сразу нескольких радиационно-химических процессов — сшивания, деструкции основной цепи и модификации карбоксильных групп. В вакууме изменения выражены слабее, что хорошо показывает роль кислорода и радиационного окисления.

◻️ Особенно интересно повел себя TEGO® Carbomer 141G. При дозе 30 кГр среди исследованных образцов он сохранял наибольшую способность к набуханию и демонстрировал наименьшую потерю вязкости. А дальше исследователи проверили уже прикладной сценарий — высвобождение из такого геля диклофенака натрия.

📈 И здесь γ-облучение оказалось не просто фактором повреждения полимера, а потенциальным инструментом настройки его свойств. После облучения Carbomer 141G дозой 30 кГр количество диклофенака, перешедшего в диализат, выросло в 1,6 раза без воздействия электрического тока и в 2,2 раза при электрофорезе. Важно: речь идет о модельном эксперименте с высвобождением вещества, а не о клиническом исследовании. Тем не менее результат указывает на интересную перспективу использования радиационной модификации при разработке систем доставки биологически активных соединений.

Получается красивая с точки зрения химии история: одно и то же γ-излучение одновременно запускает сшивание, деструкцию и химическую модификацию полимерной сетки, а итоговые свойства определяются балансом этих процессов, дозой, структурой самого карбомера и даже присутствием кислорода.

📖 Подробности

#обзор_статьи

Бодрого начала недели, коллеги☕️😉

Евгений Борисович Гордон — химическая физика на границе возможного

🔭 Что произойдет, если поместить химически активные атомы в сверхтекучий гелий? Можно ли проследить элементарный химический акт практически «вживую»? И как использовать необычные квантовые свойства вещества для создания наноструктур?

🧠 Этими и многими другими вопросами занимался Евгений Борисович Гордон (1940–2019) — выдающийся советский и российский ученый, доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области химической физики и физики низких температур.

🏛 Научный путь Гордона начался еще во время учебы в МФТИ — в отделе свободных радикалов Института химической физики АН СССР под руководством Виктора Львовича Тальрозе. Уже в кандидатской работе он использовал необычный для химической кинетики того времени инструмент — водородный мазер — для исследования элементарных химических реакций.

📈 В дальнейшем исследования Евгения Борисовича охватили удивительно широкий круг задач: элементарные химические процессы, передачу и трансформацию энергии в быстрых реакциях, химические и газовые лазеры, спектроскопию, физику низких температур и поведение примесей в сверхтекучем гелии.

🔬 Одним из наиболее ярких направлений его работ стало изучение атомов и молекул в сверхтекучем гелии. Гордон с коллегами показал возможность стабилизации в нем химически активных атомов. Позднее исследования привели к еще одному необычному результату — формированию нитевидных структур из примесных частиц в квантовых вихрях сверхтекучего гелия.

Фактически квантовая жидкость становилась своеобразной «лабораторией», в которой можно было получать и исследовать структуры, недоступные в обычных условиях.

Евгений Борисович был не только экспериментатором, но и учителем. Он много лет преподавал в МФТИ, руководил лабораторией квантовых систем, подготовил около двух десятков учеников, защитивших диссертации, сотрудничал с исследовательскими центрами разных стран. В 1998 году он был избран почетным профессором японского института RIKEN.

📕 За более чем полвека в науке Гордон опубликовал свыше 200 научных работ.

Но, пожалуй, особенно точно масштаб его работы показывает сам диапазон вопросов, которыми он занимался: от столкновения отдельных атомов и механизма элементарной реакции — до квантовых вихрей и формирования наноструктур.

Именно на таких пересечениях физики и химии и рождается химическая физика.

#выдающиеся_ученые

🏆 Продолжаем рассказывать о победителях Конкурса научных работ Фонда «Развитие химической физики».

Илья Завидовский — старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук — занял 4 место с работой:

🔬 «Комплексная платформа на основе умных нанокомпозитов и анализа больших данных для предиктивной диагностики, таргетной терапии и антимикробной защиты»

В основе исследования — идея объединить возможности современных наноматериалов, биомедицины и анализа больших данных в единую научно-технологическую платформу.

Задача амбициозная: создавать системы, которые позволяют не только обнаруживать патологические изменения на самых ранних стадиях, но и проводить направленную терапию, контролировать ее эффективность и защищать медицинские материалы и импланты от микроорганизмов.

🧬 Как это работает?

Для диагностики на клеточном уровне команда разрабатывает SERS-платформы для захвата клеток и усиления их спектрального сигнала, а также люминесцентные зонды на основе MXene. Такие системы позволяют непосредственно во время фототермического воздействия отслеживать температуру клетки и изменения ее локального химического окружения.

Еще одно направление — неинвазивная диагностика по выдыхаемому воздуху. Для нее создаются высокочувствительные сенсоры на основе пористых наноструктур с контролируемым резистивным откликом.

💡 От диагностики — к терапии.

➡️ Для фототермической терапии разрабатываются гибридные наноматериалы, поглощающие излучение в ближнем ИК-диапазоне.

➡️ Для фотодинамической терапии, в том числе в условиях недостатка кислорода, создаются полимерные субмикрокапсулы, содержащие золотые нанозимы и фотосенсибилизатор. Такая архитектура позволяет одновременно генерировать активные формы кислорода и поддерживать образование молекулярного кислорода, усиливая терапевтический эффект.

🦠 Отдельное направление работы — антимикробные нанокомпозитные покрытия. Их задача — препятствовать прикреплению микроорганизмов к поверхности и подавлять образование бактериальных биопленок и грибковых колоний.

Особое место в исследовании занимают активные формы кислорода (АФК). С одной стороны, они используются как инструмент терапии и антимикробной защиты. С другой — их избыток способен повреждать клетки.

Поэтому исследователи изучают и обратную сторону процесса: на церебральных органоидах человека и с помощью биоинформатического анализа исследуют молекулярные механизмы нейротоксичности, вызванной АФК.

Таким образом формируется целостный подход: диагностировать → воздействовать → контролировать терапевтический эффект → оценивать возможные биохимические последствия.

✅ Именно такое объединение физики, химии, материаловедения, биологии и анализа данных сегодня открывает возможности для создания новых персонализированных биомедицинских технологий.

📖 Подробнее об одном из направлений исследования — в Journal of Materials Chemistry B

#научный_конкурс

😃 Когда для эксперимента нужна мешалка, но обычная — слишком большая

В лаборатории биофотоники ФИЦ ХФ РАН сейчас проводят эксперименты с облучением ДНК.
⁉️ И в процессе возникла задача: как обеспечить постоянное перемешивание образца прямо во время облучения?

🤔 Проблема в масштабе. Кювета — всего 1 × 1 см, объём жидкости — около 1 мл. Стандартные лабораторные решения для такой геометрии подходят не всегда.

Тогда ученые собрали собственную микро-мешалку.

👆 Маленькая белая деталь на фото — магнитный перемешивающий элемент. Он помещается непосредственно в кювету и вращается под действием магнитного поля специальной подставки. В результате образец можно перемешивать прямо в ходе эксперимента, не вынимая его из зоны облучения.

✔️ Получилось очень простое на вид решение конкретной экспериментальной проблемы: миниатюрная кювета, 1 мл образца — и мешалка соответствующего масштаба.

Такие небольшие инженерные доработки редко попадают в статьи, но именно из них во многом и состоит повседневная экспериментальная наука: если готового оборудования под задачу нет — его приходится придумывать самому.

🧪 На видео можно увидеть микро-мешалку уже в работе.

#азбука_химфизики

А — Адиабатический процесс

💨 Что происходит с газом, если он расширяется или сжимается настолько быстро, что практически не успевает обменяться теплом с окружающей средой?

Такой процесс называют адиабатическим.

🌐 В идеализированном случае теплообмен отсутствует:
Q = 0

Но это не значит, что температура вещества остаётся постоянной. Энергия системы всё равно может меняться за счёт совершения работы.

Например, при адиабатическом расширении газ совершает работу и обычно охлаждается. При адиабатическом сжатии, наоборот, работа совершается над газом — и его температура растёт.

Для идеального газа обратимый адиабатический процесс описывается соотношением:
pVᵞ = const,
где p — давление, V — объём, а γ — показатель адиабаты, равный отношению теплоёмкостей (Cₚ/Cᵥ).

Где это можно встретить?

⚗️ При быстром сжатии газа в цилиндре.
🌍 При подъёме и опускании воздушных масс в атмосфере.
🚀 При расширении газов в соплах и турбинах.
🔬 В экспериментах, где характерное время процесса намного меньше времени теплообмена с окружающей средой.

❕ Важно: «адиабатический» не обязательно означает «теплоизолированный». Даже система без идеальной теплоизоляции может вести себя почти адиабатически, если процесс протекает достаточно быстро.

Если тепло не успевает перейти через границу системы, энергия всё равно может перераспределяться через работу — именно в этом ключ к пониманию адиабатического процесса.

Продолжаем знакомить вас с работами победителей конкурса Фонда «Развитие химической физики»

🥉 Третье место заняла Мария Надараиа (Пяткова) — младший научный сотрудник лаборатории композиционных покрытий биомедицинского назначения Института химии ДВО РАН.

🔬 Тема работы — разработка антибактериальных, противовоспалительных и остеоиндуктивных покрытий для имплантационных материалов.

Современный имплантат должен не просто заменить поврежденный участок. В идеале его поверхность должна помогать формированию новой костной ткани, препятствовать развитию бактериальной инфекции и обеспечивать локальное действие необходимых биоактивных веществ.

Именно такой многофункциональный подход лежит в основе работы Марии.

1️⃣ Сначала методом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) на поверхности имплантационного материала формируют пористое кальций-фосфатное покрытие, содержащее гидроксиапатит и прочно связанное с подложкой.

Затем в эту структуру вводят менахинон-7, обладающий остеоиндуктивными и противовоспалительными свойствами.

2️⃣ Следующий этап — формирование полидофаминовой пленки, в которую интегрируются ванкомицин и золедронат. Первый обеспечивает антибактериальное действие, второй ингибирует костную резорбцию и обладает противоопухолевой активностью. Полидофаминовая матрица позволяет добиться пролонгированного высвобождения веществ с сохранением их биоактивности.

🧪 Интересная особенность разработки — сочетание сразу нескольких механизмов иммобилизации биоактивных компонентов: их взаимодействия с кальций-фосфатным слоем, захвата формирующейся полимерной пленкой и химического связывания с полидофамином.

В чем новизна?

В рамках проекта разработаны подходы к получению имплантационных материалов, объединяющих сразу несколько важных функций: стимуляцию остеогенеза, антибактериальное, противовоспалительное и противоопухолевое действие, а также возможность адресной доставки биоактивных компонентов.

При этом исследовалось не только действие отдельных материалов и веществ на ткани, но и эффекты их совместного применения в составе гибридного покрытия.

👩‍🔬 Существенная часть работы выполнена Марией лично: от анализа литературы и разработки метода получения гибридных слоев до проведения экспериментов и обработки данных. Мария также участвовала в подготовке научных статей, материалов конференций и патента и представляла результаты работы на научных конференциях.

Поздравляем Марию с 🥉 3 местом в конкурсе Фонда «Развитие химической физики» и желаем дальнейших научных результатов!

📖 Подробнее о работе

#научный_конкурс

📣 Приём тезисов продлён до 20 сентября!

Хорошая новость для тех, кто хотел принять участие в XII Всероссийской научной молодёжной школе-конференции «Химия, физика, биология: пути интеграции», но не успевал подготовить материалы: срок подачи тезисов продлён до 20 сентября 2026 года.

🗓️ Конференция пройдёт 14–16 октября в Москве на базе ФИЦ ХФ РАН.

И научными докладами программа не ограничится: для участников также будут организованы мастер-классы и экскурсии в лабораториях ФИЦ ХФ РАН 🔬

Подробное расписание активностей мы опубликуем позже — следите за нашими новостями!

✔️ Подать тезисы и узнать подробности о конференции

Увидимся в октябре!

#научная_конференция

🔬 «Сухая» химия: предшественники полимеров без растворителей
Химики ТГУ предложили механохимический способ получать азотсодержащие производные фурана без органических растворителей. За 15 минут 87–99% исходных веществ превращались в продукты, часть которых в растворе нестабильна. Подход может использоваться для создания полимеров из возобновляемого сырья.
📖 Sustainable Chemistry and Pharmacy

🔬 Белковые нанокапсулы собираются как квазикристаллы
Физики ЮФУ создали теорию самоорганизации невирусных белковых оболочек. Модель на основе теории Ландау показала, что многие такие наноконтейнеры обладают локальным квазикристаллическим порядком. Результат может пригодиться при проектировании нанореакторов и систем доставки лекарств.
📖 Journal of the Royal Society Interface

🔬 Как управлять запрещённой зоной перовскитов
Физики МФТИ установили связь между симметрией кристаллической структуры галогенидных перовскитов и шириной их запрещённой зоны. Это позволит точнее подбирать свойства материалов для солнечных элементов и другой оптоэлектроники.
📖 Advanced Functional Materials

🔬 Хиральные углеродные наночастицы распознают «зеркальные» молекулы
Исследователи ИТМО с коллегами создали углеродные наноколлоиды размером около 5–10 нм, сохраняющие хиральные оптические свойства в органических растворителях. Их можно использовать для различения энантиомеров, а также в светодиодах, сенсорах и перовскитной оптоэлектронике.
📖 ACS Applied Materials & Interfaces

🔬 У птиц обнаружили систему защиты магнитного компаса
Биофизики СПбГУ, Зоологического института РАН и коллеги обнаружили у перелётных птиц сенсорную систему, реагирующую на слабые быстро меняющиеся магнитные поля. По гипотезе авторов, она помогает отключать магнитную навигацию во время возмущений, когда компас может давать ошибочный сигнал.
📖 Journal of the Royal Society Interface

🔬 Микросферы усиливают свет в сотни раз
Учёные ИТМО разработали гибридные плазмонно-фотонные микрорезонаторы, способные усиливать люминесцентный сигнал. Такие структуры рассматриваются как основа высокочувствительных биомедицинских сенсоров, оптических меток и элементов «лаборатории на чипе».
📖 Optics & Laser Technology

🔬 Плазмоны удалось «запереть» в резонаторе размером в восьмую часть волны
Физики МФТИ, ИФТТ РАН и Венского технического университета обнаружили необычный фазовый сдвиг двумерных плазмонов при отражении от металлической границы. Эффект позволяет создавать плазмонные резонаторы размером всего около 1/8 длины волны. Работа представлена сразу в двух статьях.
📖 Physical Review Letters

Фото: Анастасия Дзюба, Сергей Рошаль, Университет ИТМО

  #научный_дайджест