AP08856173 Синтез и исследование свойств низкоразмерных полупроводниковых материалов для создания высокочувствительных биосенсоров

Актуальность

Разработка биосенсоров, обладающих быстрым детектированием целевых аналитов, достигающих нано/пикомолярных концентраций биомолекул, на основе полупроводниковых наноматериалов является актуальным направлением для здравоохранения при оценке физиологических и метаболических параметров, а также охраны окружающей среды. Люминесцентные, фотокаталитические, пьезоэлектрические, химические и полупроводниковые свойства ZnO, композитов на его основе позволяют создавать биосенсоры, использующие различные типы регистрации сигнала. Научная новизна проекта заключается в разработке низкозатратных методов синтеза композитов полупроводниковых и углеродных наноматериалов, исследовании их физико-химических свойств, обосновании зависимости свойств от геометрических параметров и структуры синтезированных композитных соединений, сочетание уникальных свойств которых позволит получить новые материалы, перспективные для использования при создании аналитических устройств, обладающих высокой чувствительностью и селективностью.

Цель проекта

Разработать низкозатратные методы контролируемого синтеза низкоразмерных полупроводниковых материалов, исследовать их физико-химические свойства с целью создания высокочувствительных биоаналитических устройств для применения в медицине, сенсорной электронике, для мониторинга состояния окружающей среды, контроля качества продукции пищевой промышленности.

Ожидаемые результаты:

В результате выполнения проекта

• Будут оптимизированы технологические режимы гидротермального и золь-гель методов синтеза  низкоразмерных образцов оксида цинка и композитов на его основе (ZnO-CuO, ZnO-GO) различной морфологии, методом Хаммерса будет получен оксид графена.
• Будут исследованы физико-химические свойства синтезированных полупроводниковых наноматериалов, установлена их зависимость от параметров выбранных методов синтеза и морфологии поверхности, а также корреляция между геометрическими параметрами полученных наноструктур и их свойствами на основе квантово-механических представлений.
• Будут созданы прототипы высокочувствительных биосенсоров на основе синтезированных материалов, измерены их эксплуатационные параметры.

Достигнутые результаты:

оптимизированы технологические режимы гидротермального и золь-гель методов синтеза низкоразмерных образцов оксида цинка и композитов на его основе (ZnO-CuO, ZnO-GO) различной морфологии, методом Хаммерса будет получен оксид графена. Исследованы морфология поверхности и оптические свойства синтезированных образцов.Изучены структурные свойства синтезированных наноматериалов.

Исследовательская группа:

1. Гриценко Леся Владимировна - научный руководитель
2. Абдуллин Хабибулла Абдуллаевич - ведущий научный сотрудник
3. Калкозова Жанар Каниевна - старший научный сотрудник
4. Кедрук Евгения Юрьевна - старший научный сотрудник
5. Айтжанов Мади Бауыржанович - научный сотрудник 
6. Байгаринова Гульжан Амантаевна - научный сотрудник 
7. Узакова Жанат Касымжановна - инженер

Список публикаций:

1. Е.Ю. Кедрук, М.Б. Айтжанов, Ж.У. Палтушева, Л.В. Гриценко, Х.А. Абдуллин Влияние термической обработки на фотокаталитические свойства наностержней оксида цинка, Труды Международной научно-практической конференции «Сатпаевские чтения – 2021», г.Алматы, Т. 1, с. 1094-1097
2. Ж.У. Палтушева, Л.В. Гриценко Применение наноструктурированного оксида цинка в биосенсорных устройствах, Труды Международной научно-практической конференции «Сатпаевские чтения – 2021», г.Алматы, Т. 1с. 1101-1105
3. Kh.A. Abdullin, M.T. Gabdullin, S.K. Zhumagulov, G.A. Ismailova, L.V. Gritsenko, Y.Y. Kedruk and M. Mirzaeian,  Stabilization of the Surface of ZnO Films and Elimination of the Aging Effect , Materials, 2021, 14 (21), P. 6535.