eng
Nanotechnology
Нанотехнологии
O.V.Ivanov, A.I.Akhmetova, I.V.Yaminsky
DEVELOPMENT OF A BIOCOMPATIBLE MULTI-ELECTRODE CELL FOR STUDYING LIVING NEURONAL NETWORKS USING COMBINED SCANNING CAPILLARY MICROSCOPY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.166.172
An innovative biocompatible multielectrode cell integrating neuronal electrical activity recording technologies with high-resolution scanning capillary microscopy capabilities has been developed and characterized. The proposed design includes an ITO-coated glass substrate with laser-patterned electrodes insulated with a 180 nm thick parylene layer and functionalized copper-gold microelectrodes with memristor properties. The prototype demonstrates the advantages of simultaneous recording of neuronal electrical activity and morphological changes, opening up new possibilities for studying neuronal plasticity, structural distribution of nervous tissue, and screening of neuroactive compounds.
DEVELOPMENT OF A BIOCOMPATIBLE MULTI-ELECTRODE CELL FOR STUDYING LIVING NEURONAL NETWORKS USING COMBINED SCANNING CAPILLARY MICROSCOPY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.166.172
An innovative biocompatible multielectrode cell integrating neuronal electrical activity recording technologies with high-resolution scanning capillary microscopy capabilities has been developed and characterized. The proposed design includes an ITO-coated glass substrate with laser-patterned electrodes insulated with a 180 nm thick parylene layer and functionalized copper-gold microelectrodes with memristor properties. The prototype demonstrates the advantages of simultaneous recording of neuronal electrical activity and morphological changes, opening up new possibilities for studying neuronal plasticity, structural distribution of nervous tissue, and screening of neuroactive compounds.
О.В.Иванов, А.И.Ахметова, И.В.Яминский
РАЗРАБОТКА БИОСОВМЕСТИМОЙ МУЛЬТИЭЛЕКТРОДНОЙ ЯЧЕЙКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИВЫХ СЕТЕЙ НЕЙРОНОВ МЕТОДОМ СКАНИРУЮЩЕЙ КАПИЛЛЯРНОЙ МИКРОСКОПИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.166.172
Разработана и охарактеризована инновационная биосовместимая мультиэлектродная ячейка, интегрирующая технологии регистрации электрической активности нейронов с возможностями высокоразрешающей сканирующей капиллярной микроскопии. Предложенная конструкция включает подложку из ITO-покрытого стекла с лазерно-паттернированными электродами, изолированными слоем парилена и функционализированными медно-золотыми микроэлектродами с мемристорными свойствами. Прототип демонстрирует преимущества одновременной регистрации электрической активности и морфологических изменений нейронов, открывая новые возможности для исследования нейрональной пластичности, структурного распределения нервной ткани и скрининга нейроактивных соединений.
РАЗРАБОТКА БИОСОВМЕСТИМОЙ МУЛЬТИЭЛЕКТРОДНОЙ ЯЧЕЙКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИВЫХ СЕТЕЙ НЕЙРОНОВ МЕТОДОМ СКАНИРУЮЩЕЙ КАПИЛЛЯРНОЙ МИКРОСКОПИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.166.172
Разработана и охарактеризована инновационная биосовместимая мультиэлектродная ячейка, интегрирующая технологии регистрации электрической активности нейронов с возможностями высокоразрешающей сканирующей капиллярной микроскопии. Предложенная конструкция включает подложку из ITO-покрытого стекла с лазерно-паттернированными электродами, изолированными слоем парилена и функционализированными медно-золотыми микроэлектродами с мемристорными свойствами. Прототип демонстрирует преимущества одновременной регистрации электрической активности и морфологических изменений нейронов, открывая новые возможности для исследования нейрональной пластичности, структурного распределения нервной ткани и скрининга нейроактивных соединений.
Теги: biocompatible multielectrode cell electrophysiology neurons scanning capillary microscopy биосовместимая мультиэлектродная ячейка нейроны сканирующая капиллярная микроскопия электрофизиология
A.A.Blinova, M.A.Pirogov, Z.A.Rekhman, A.V.Blinov E.D.Nazaretova, A.B.Golik
STUDY OF AGGREGATIVE STABILITY OF SELENIUM NANOPARTICLES STABILIZED WITH COCAMIDOPROPYLAMINE OXIDE DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.174.182
In this work, samples of selenium nanoparticles stabilized with cocamidopropylamine oxide were obtained by chemical reduction in an aqueous medium. Quantum chemical modeling of the process of stabilization of selenium nanoparticles by cocamidopropylamine oxide molecules was carried out, as a result of which it was found that this interaction is energetically favorable (∆E ≥ 2399.568 kcal/mol) and chemically stable (0.035 ≤ n ≤ 0.067 eV), and the interaction of the selenium atom with cocamidopropylamine oxide through a secondary amino group (∆E = 2400,099, n = 0.067 eV). As a result of optimization of the synthesis method, optimal concentrations of selenic acid, ascorbic acid and cocamidopropylamine oxide were determined – 0.004, 2.118 and 0.180 mol/dm3. The stability of selenium nanoparticles was also studied depending on the active acidity of the medium and the ionic strength of the solution. It has been established that selenium particles have high stability in the pH range of the medium from 1.81 to 4.56 (from 12 ± 2 nm to 24 ± 5 nm). Based on the analysis of the dependences of the average hydrodynamic radius on the ionic strength, it was found that Na+ and Cl- ions do not significantly affect the stability of the particles (R varies from 12 ± 2 to 15 ± 2 nm), and selenium nanoparticles are stable when SO42– ions with concentrations up to 0.5 mol/dm3 are added to the sol.
STUDY OF AGGREGATIVE STABILITY OF SELENIUM NANOPARTICLES STABILIZED WITH COCAMIDOPROPYLAMINE OXIDE DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.174.182
In this work, samples of selenium nanoparticles stabilized with cocamidopropylamine oxide were obtained by chemical reduction in an aqueous medium. Quantum chemical modeling of the process of stabilization of selenium nanoparticles by cocamidopropylamine oxide molecules was carried out, as a result of which it was found that this interaction is energetically favorable (∆E ≥ 2399.568 kcal/mol) and chemically stable (0.035 ≤ n ≤ 0.067 eV), and the interaction of the selenium atom with cocamidopropylamine oxide through a secondary amino group (∆E = 2400,099, n = 0.067 eV). As a result of optimization of the synthesis method, optimal concentrations of selenic acid, ascorbic acid and cocamidopropylamine oxide were determined – 0.004, 2.118 and 0.180 mol/dm3. The stability of selenium nanoparticles was also studied depending on the active acidity of the medium and the ionic strength of the solution. It has been established that selenium particles have high stability in the pH range of the medium from 1.81 to 4.56 (from 12 ± 2 nm to 24 ± 5 nm). Based on the analysis of the dependences of the average hydrodynamic radius on the ionic strength, it was found that Na+ and Cl- ions do not significantly affect the stability of the particles (R varies from 12 ± 2 to 15 ± 2 nm), and selenium nanoparticles are stable when SO42– ions with concentrations up to 0.5 mol/dm3 are added to the sol.
А.А.Блинова, М.А.Пирогов, З.А.Рехман, А.В. Блинов Е.Д.Назаретова, А.Б.Голик
ИЗУЧЕНИЕ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ КОКАМИДОПРОПИЛАМИНОКСИДОМ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.174.182
В данной работе получали образцы наночастиц селена, стабилизированных кокамидопропиламиноксидом путем химического восстановления в водной среде. Было проведено квантово-химическое моделирование процесса стабилизации наночастиц селена молекулами кокамидопропиламиноксида, в результате которого установлено, что данное взаимодействие является энергетически выгодным (∆E ≥ 2399,568 ккал/моль) и химически стабильным (0,035 ≤ η ≤ 0,067 эВ), а наиболее вероятным является взаимодействие атома селена с кокамидопропиламиноксидом через вторичную аминогруппу (∆E = 2400,099, η = 0,067 эВ). В результате оптимизации методики синтеза определены оптимальные концентрации селенистой кислоты, аскорбиновой кислоты и кокамидопропиламиноксида: 0,004, 2,118 и 0,180 моль/дм3. Также было проведено исследование стабильности наночастиц селена в зависимости от активной кислотности среды и ионной силы раствора. Установлено, что частицы селена обладают высокой стабильностью в диапазоне pH среды от 1,81 до 4,56 (от 12 ± 2 нм до 24 ± 5 нм). Исходя из анализа зависимостей среднего гидродинамического радиуса от ионной силы установлено, что ионы Na+ и Cl– не оказывают значительного влияния на стабильность частиц (R варьируется от 12 ± 2 до 15 ± 2 нм), а наночастицы селена стабильны при добавлении в золь ионов SO42– с концентрацией до 0,5 моль/дм3.
ИЗУЧЕНИЕ АГРЕГАТИВНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ КОКАМИДОПРОПИЛАМИНОКСИДОМ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.174.182
В данной работе получали образцы наночастиц селена, стабилизированных кокамидопропиламиноксидом путем химического восстановления в водной среде. Было проведено квантово-химическое моделирование процесса стабилизации наночастиц селена молекулами кокамидопропиламиноксида, в результате которого установлено, что данное взаимодействие является энергетически выгодным (∆E ≥ 2399,568 ккал/моль) и химически стабильным (0,035 ≤ η ≤ 0,067 эВ), а наиболее вероятным является взаимодействие атома селена с кокамидопропиламиноксидом через вторичную аминогруппу (∆E = 2400,099, η = 0,067 эВ). В результате оптимизации методики синтеза определены оптимальные концентрации селенистой кислоты, аскорбиновой кислоты и кокамидопропиламиноксида: 0,004, 2,118 и 0,180 моль/дм3. Также было проведено исследование стабильности наночастиц селена в зависимости от активной кислотности среды и ионной силы раствора. Установлено, что частицы селена обладают высокой стабильностью в диапазоне pH среды от 1,81 до 4,56 (от 12 ± 2 нм до 24 ± 5 нм). Исходя из анализа зависимостей среднего гидродинамического радиуса от ионной силы установлено, что ионы Na+ и Cl– не оказывают значительного влияния на стабильность частиц (R варьируется от 12 ± 2 до 15 ± 2 нм), а наночастицы селена стабильны при добавлении в золь ионов SO42– с концентрацией до 0,5 моль/дм3.
Теги: cocamidopropylamine oxide ionic strength optimization of synthesis technique quantum chemical modeling selenium nanoparticles ионная сила квантово-химическое моделирование кокамидопропиламиноксид наночастицы селена оптимизация методики синтеза
V.S.Ziborov, I.D.Shumov, E.E.Vazhenkova, A.N.Ableev, A.F.Kozlov, A.V.Vinogradova, E.D.Nevedrova, O.N.Afonin, V.Yu.Tatur, A.A.Lukyanitsa, A.V.Shcherbakov, N.D.Ivanova, E.S.Yushkov, D.V.Enikeev, Yu.D.Ivanov
THE EFFECT OF CAVITED WATER ON PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF HORSERADISH PEROXIDASE AS STUDIED AT THE LEVEL OF SINGLE ENZYME MOLECULES. CHANGE OF ENZYME PROPERTIES UNDER THE INFLUENCE OF CAVITATION DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.184.192
The effect of water subjected to cavitation on horseradish peroxidase (HRP) enzyme is studied using atomic force microscopy (AFM) and spectrophotometry (SP). By AFM, a significant change in the adsorption of HRP on freshly cleaved mica after keeping the enzyme solution in water subjected to cavitation, is found – as compared to the control enzyme sample. According to SP, the enzymatic activity of HRP does not change. The effect observed is useful to take into account when working with enzymes on industrial and research equipment, in which cavitation may occur in the flow of an aqueous medium.
THE EFFECT OF CAVITED WATER ON PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF HORSERADISH PEROXIDASE AS STUDIED AT THE LEVEL OF SINGLE ENZYME MOLECULES. CHANGE OF ENZYME PROPERTIES UNDER THE INFLUENCE OF CAVITATION DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.184.192
The effect of water subjected to cavitation on horseradish peroxidase (HRP) enzyme is studied using atomic force microscopy (AFM) and spectrophotometry (SP). By AFM, a significant change in the adsorption of HRP on freshly cleaved mica after keeping the enzyme solution in water subjected to cavitation, is found – as compared to the control enzyme sample. According to SP, the enzymatic activity of HRP does not change. The effect observed is useful to take into account when working with enzymes on industrial and research equipment, in which cavitation may occur in the flow of an aqueous medium.
В.С.Зиборов, И.Д.Шумов, Е.Е.Важенкова, А.Н.Аблеев, А.Ф.Козлов, А.В.Виноградова, Е.Д.Неведрова, О.Н.Афонин, В.Ю.Татур, А.А.Лукьяница, А.В.Щербаков, Н.Д.Иванова, Е.С.Юшков, Д.В.Еникеев, Ю.Д.Иванов
ВЛИЯНИЕ КАВИТИРОВАННОЙ ВОДЫ НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРОКСИДАЗЫ ХРЕНА, ИССЛЕДОВАННОЕ НА УРОВНЕ ЕДИНИЧНЫХ МОЛЕКУЛ ФЕРМЕНТА. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ФЕРМЕНТА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КАВИТАЦИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.184.192
Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектрофотометрии (СФ) исследован эффект воздействия воды, подвергнутой кавитации, на фермент пероксидазы хрена (ПХ). Методом АСМ обнаружено существенное изменение адсорбции ПХ на свежесколотой слюде после выдержки раствора фермента в воде, подвергнутой кавитации, по сравнению с контрольным образцом фермента. По данным СФ, ферментативная активность ПХ при этом не изменялась. Обнаруженный эффект полезно принимать во внимание при работе с ферментами на промышленном и исследовательском оборудовании, в котором может иметь место возникновение кавитации в потоке водной среды.
ВЛИЯНИЕ КАВИТИРОВАННОЙ ВОДЫ НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРОКСИДАЗЫ ХРЕНА, ИССЛЕДОВАННОЕ НА УРОВНЕ ЕДИНИЧНЫХ МОЛЕКУЛ ФЕРМЕНТА. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ФЕРМЕНТА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КАВИТАЦИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.184.192
Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектрофотометрии (СФ) исследован эффект воздействия воды, подвергнутой кавитации, на фермент пероксидазы хрена (ПХ). Методом АСМ обнаружено существенное изменение адсорбции ПХ на свежесколотой слюде после выдержки раствора фермента в воде, подвергнутой кавитации, по сравнению с контрольным образцом фермента. По данным СФ, ферментативная активность ПХ при этом не изменялась. Обнаруженный эффект полезно принимать во внимание при работе с ферментами на промышленном и исследовательском оборудовании, в котором может иметь место возникновение кавитации в потоке водной среды.
Теги: cavitation enzyme adsorption horseradish peroxidase адсорбция фермента кавитация пероксидаза хрена
Yu.D.Ivanov, I.D.Shumov, E.E.Vazhenkova, A.N.Ableev, A.F.Kozlov, A.V.Vinogradova, E.D.Nevedrova, O.N.Afonin, V.Yu.Tatur, A.A.Lukyanitsa, A.L.Shishkin, N.D.Ivanova, D.V.Enikeev, E.S.Yushkov, М.М. Kuznetsov, A.Yu. Dolgoborodov, V.S.Ziborov
THE EFFECT OF CAVITATED WATER ON THE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF HORSERADISH PEROXIDASE AS STUDIED AT THE LEVEL OF SINGLE ENZYME MOLECULES. TIME DEPENDENCE OF CAVITATION EFFECT ON ENZYME PROPERTIES DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.194.202
The effect of water subjected to cavitation and kept after cavitation for 8 months on the enzyme horseradish peroxidase (HRP) was studied using atomic force microscopy (AFM) and spectrophotometry (SP). No significant changes in the adsorption of HRP on freshly cleaved mica were detected compared to the control enzyme sample. On the contrary, the enzymatic activity of HRP after incubation in water subjected to cavitation 8 months ago decreased twofold. After keeping the enzyme solution in water subjected to cavitation, compared to the control enzyme sample. The detected effect should be considered in the development of biotechnological processes that involve the use of liquid media cavitation.
THE EFFECT OF CAVITATED WATER ON THE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF HORSERADISH PEROXIDASE AS STUDIED AT THE LEVEL OF SINGLE ENZYME MOLECULES. TIME DEPENDENCE OF CAVITATION EFFECT ON ENZYME PROPERTIES DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.194.202
The effect of water subjected to cavitation and kept after cavitation for 8 months on the enzyme horseradish peroxidase (HRP) was studied using atomic force microscopy (AFM) and spectrophotometry (SP). No significant changes in the adsorption of HRP on freshly cleaved mica were detected compared to the control enzyme sample. On the contrary, the enzymatic activity of HRP after incubation in water subjected to cavitation 8 months ago decreased twofold. After keeping the enzyme solution in water subjected to cavitation, compared to the control enzyme sample. The detected effect should be considered in the development of biotechnological processes that involve the use of liquid media cavitation.
Ю.Д.Иванов, И.Д.Шумов, Е.Е.Важенкова, А.Н.Аблеев, А.Ф.Козлов, А.В.Виноградова, Е.Д.Неведрова, О.Н.Афонин, В.Ю.Татур, А.А.Лукьяница, А.Л.Шишкин, Н.Д.Иванова, Д.В.Еникеев, Е.С.Юшков, М.М.Кузнецов, А.Ю.Долгобородов, В.С.Зиборов
ВЛИЯНИЕ КАВИТИРОВАННОЙ ВОДЫ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРОКСИДАЗЫ ХРЕНА, ИССЛЕДОВАННОЕ НА УРОВНЕ ЕДИНИЧНЫХ МОЛЕКУЛ ФЕРМЕНТА. ВРЕМЕННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КАВИТАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СВОЙСТВА ФЕРМЕНТА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.194.202
Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектрофотометрии (СФ) исследован эффект воздействия воды, подвергнутой кавитации и выдержанной после кавитационного воздействия на нее в течение восьми месяцев, на фермент пероксидазы хрена (ПХ). В сравнении с контрольным образцом фермента, не обнаружено существенных изменений адсорбции ПХ на свежесколотой слюде. Напротив, ферментативная активность ПХ после инкубации в воде, подвергнутой кавитации восемь месяцев назад, снижалась в два раза после выдержки раствора фермента в воде, подвергнутой кавитации, по сравнению с контрольным образцом фермента. Обнаруженный эффект следует учитывать в разработке биотехнологических процессов, в которых предполагается использование кавитации жидких сред.
ВЛИЯНИЕ КАВИТИРОВАННОЙ ВОДЫ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРОКСИДАЗЫ ХРЕНА, ИССЛЕДОВАННОЕ НА УРОВНЕ ЕДИНИЧНЫХ МОЛЕКУЛ ФЕРМЕНТА. ВРЕМЕННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КАВИТАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СВОЙСТВА ФЕРМЕНТА DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.194.202
Методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и спектрофотометрии (СФ) исследован эффект воздействия воды, подвергнутой кавитации и выдержанной после кавитационного воздействия на нее в течение восьми месяцев, на фермент пероксидазы хрена (ПХ). В сравнении с контрольным образцом фермента, не обнаружено существенных изменений адсорбции ПХ на свежесколотой слюде. Напротив, ферментативная активность ПХ после инкубации в воде, подвергнутой кавитации восемь месяцев назад, снижалась в два раза после выдержки раствора фермента в воде, подвергнутой кавитации, по сравнению с контрольным образцом фермента. Обнаруженный эффект следует учитывать в разработке биотехнологических процессов, в которых предполагается использование кавитации жидких сред.
Теги: cavitation enzyme adsorption horseradish peroxidase адсорбция фермента кавитация пероксидаза хрена
A.I.Akhmetova, E.V.Dubrovin, I.V.Yaminsky
FORCE CURVES IN SCANNING PROBE MICROSCOPY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Force curves in atomic force microscopy (AFM) display the interaction between a cantilever and a sample. These curves are essential for understanding various material properties and interactions at the nanoscale, for studying elasticity, stiffness, and adhesive properties of biological samples. Force curves are used to study molecular interactions such as bond breaking and polymer stretching. Force mapping or volumetric maps of the distribution of force curves help reconstruct the spatial distribution of mechanical properties.
FORCE CURVES IN SCANNING PROBE MICROSCOPY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Force curves in atomic force microscopy (AFM) display the interaction between a cantilever and a sample. These curves are essential for understanding various material properties and interactions at the nanoscale, for studying elasticity, stiffness, and adhesive properties of biological samples. Force curves are used to study molecular interactions such as bond breaking and polymer stretching. Force mapping or volumetric maps of the distribution of force curves help reconstruct the spatial distribution of mechanical properties.
А.И.Ахметова, Е.В.Дубровин, И.В.Яминский
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
СИЛОВЫЕ КРИВЫЕ В СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.204.210
Силовые кривые в атомно-силовой микроскопии (АСМ) позволяют получить совокупность механических свойств образца. Среди них упругие, адгезионные, прочностные свойства. Измерение силовых кривых широко используется при изучении биологических объектов. Эти кривые необходимы для понимания различных свойств материалов и взаимодействий в наномасштабе, в частности, для изучения эластичности, жесткости и адгезионных свойств биологических образцов. Силовые кривые используются для изучения молекулярных взаимодействий, таких как разрыв связей и растяжение полимера. Силовое катирование или объемные карты распределения силовых кривых помогают реконструировать пространственное распределение механических свойств.
Теги: atomic force microscopy biomechanics force curves mechanical properties. scanning probe microscopy атомно-силовая микроскопия биомеханика механические свойства силовые кривые сканирующая зондовая микроскопия
Nanomaterials
Наноматериалы
E.V.Panfilova, V.A.Diubanov, A.R.Ibragimov, O.M.Ibragimova, D.Yu.Shramko, Cao Van Hoa, I.I.Yurasova, A.N.Dvinyaninov
FORMATION OF SiO2 PHOTONIC CRYSTAL FILMS WITH A SPECIFIED NUMBER OF LAYERS BY CONTROLLED SELFASSEMBLY METHODS DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.212.220
Photonic crystal superlattices based on silicon dioxide microspheres have unique structural, mechanical, chemical and optical properties. Due to the cost-effective self-assembly technology of their formation and a wide range of possible applications in electronics, photonics and laser technology, they are one of the most promising materials in nanoengineering. To move to the practical use of developments in this area, it is necessary to learn how to obtain structures with specified parameters. Therefore, the goal of this work was to develop scientific and technical solutions that allow the controlled self-organization of microspheres into a film structure with a specified number of layers.
FORMATION OF SiO2 PHOTONIC CRYSTAL FILMS WITH A SPECIFIED NUMBER OF LAYERS BY CONTROLLED SELFASSEMBLY METHODS DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.212.220
Photonic crystal superlattices based on silicon dioxide microspheres have unique structural, mechanical, chemical and optical properties. Due to the cost-effective self-assembly technology of their formation and a wide range of possible applications in electronics, photonics and laser technology, they are one of the most promising materials in nanoengineering. To move to the practical use of developments in this area, it is necessary to learn how to obtain structures with specified parameters. Therefore, the goal of this work was to develop scientific and technical solutions that allow the controlled self-organization of microspheres into a film structure with a specified number of layers.
Е.В.Панфилова, В.А.Дюбанов, А.Р.Ибрагимов, О.М.Ибрагимова, Д.Ю.Шрамко, Као Ван Хоа, И.И.Юрасова, А.Н.Двинянинов
ФОРМИРОВАНИЕ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК SiO2 С РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЛИЧЕСТВОМ СЛОЕВ МЕТОДАМИ УПРАВЛЯЕМОЙ САМООРГАНИЗАЦИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.212.220
Фотонно-кристаллические сверхрешетки на основе сферических микрочастиц диоксида кремния обладают уникальными структурными, механическими, химическими и оптическими свойствами. Благодаря экономичной, основанной на самоорганизации технологии их формирования и широкому спектру возможных применений в микро- и наноэлектронике, фотонике и лазерной технике они являются одним из наиболее перспективных материалов наноинженерии. Для перехода к практическому использованию разработок в этой области необходимо научиться получать структуры с управляемыми параметрами. Поэтому цель данной работы заключалась в разработке научных и технических решений, позволяющих реализовывать управляемую самоорганизацию сферических частиц в пленочную структуру с регулируемым количеством слоев.
ФОРМИРОВАНИЕ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК SiO2 С РЕГУЛИРУЕМЫМ КОЛИЧЕСТВОМ СЛОЕВ МЕТОДАМИ УПРАВЛЯЕМОЙ САМООРГАНИЗАЦИИ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.212.220
Фотонно-кристаллические сверхрешетки на основе сферических микрочастиц диоксида кремния обладают уникальными структурными, механическими, химическими и оптическими свойствами. Благодаря экономичной, основанной на самоорганизации технологии их формирования и широкому спектру возможных применений в микро- и наноэлектронике, фотонике и лазерной технике они являются одним из наиболее перспективных материалов наноинженерии. Для перехода к практическому использованию разработок в этой области необходимо научиться получать структуры с управляемыми параметрами. Поэтому цель данной работы заключалась в разработке научных и технических решений, позволяющих реализовывать управляемую самоорганизацию сферических частиц в пленочную структуру с регулируемым количеством слоев.
Теги: nanoengineering photonic crystal films self-organisation silicon dioxide spherical particles диоксид кремния наноинженерия самоорганизация сферические частицы фотонно-кристаллические пленки
A.A.Churakova
MICROSTRUCTURE, MECHANICAL PROPERTIES, CALCULATIONS OF THERMODYNAMIC PARAMETERS AND CONTRIBUTIONS TO HARDENING OF EQUIATOMIC TiNi ALLOY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.222.232
In this paper we study the effect of multiple martensitic transformations (thermal cycling) on an equiatomic TiNi alloy in the coarse-grained and ultrafine-grained states, considers the thermodynamic aspect of the occurrence of martensitic transformations, changes in the entropy and energy of the process. The change in the dissipative energy determines the change in the hysteresis of transformations in the CG and UFG states. It should be noted that the UFG state is characterized by a larger increase in the elastic energy of martensite plates ∆EelM→A. The change in ∆Eeld energy is compared with the structure data obtained by the X-ray method and TEM. A greater increase in the density of dislocations in the CG state is also subject to an increase in the energy of defects. A slightly lower value of the dissipative energy Edis in the UFG state and a decrease in its values in the CG state after TC confirms the data on the transformation hysteresis. The paper also presents mechanical properties and calculation of contributions to hardening in the investigated states. The calculated and experimental values of yield strength in TiNi alloy are compared.
MICROSTRUCTURE, MECHANICAL PROPERTIES, CALCULATIONS OF THERMODYNAMIC PARAMETERS AND CONTRIBUTIONS TO HARDENING OF EQUIATOMIC TiNi ALLOY DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.222.232
In this paper we study the effect of multiple martensitic transformations (thermal cycling) on an equiatomic TiNi alloy in the coarse-grained and ultrafine-grained states, considers the thermodynamic aspect of the occurrence of martensitic transformations, changes in the entropy and energy of the process. The change in the dissipative energy determines the change in the hysteresis of transformations in the CG and UFG states. It should be noted that the UFG state is characterized by a larger increase in the elastic energy of martensite plates ∆EelM→A. The change in ∆Eeld energy is compared with the structure data obtained by the X-ray method and TEM. A greater increase in the density of dislocations in the CG state is also subject to an increase in the energy of defects. A slightly lower value of the dissipative energy Edis in the UFG state and a decrease in its values in the CG state after TC confirms the data on the transformation hysteresis. The paper also presents mechanical properties and calculation of contributions to hardening in the investigated states. The calculated and experimental values of yield strength in TiNi alloy are compared.
А.А.Чуракова
МИКРОСТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, РАСЧЕТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ВКЛАДОВ В УПРОЧНЕНИЕ ЭКВИАТОМНОГО СПЛАВА TiNi DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.222.232
В статье исследуется влияние многократных мартенситных превращений (термоциклирования) на эквиатомный сплав TiNi в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состояниях, рассматриваются термодинамический аспект развития мартенситных превращений, изменения энтропии и энергии превращений. Изменение диссипативной энергии определяет изменение гистерезиса превращений в крупнозернистом (КЗ) и ультрамелкозернистом (УМЗ) состояниях. Следует отметить, что УМЗ-состояние характеризуется большим увеличением упругой энергии мартенситных пластин ∆EelM→A. Изменение энергии ∆Eeld сравнивается с данными по структуре, полученными методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Большее увеличение плотности дислокаций в КЗ-состоянии также сопровождается увеличением энергии дефектов. Несколько меньшее значение диссипативной энергии Edis в УМЗ-состоянии и уменьшение ее значений в КЗ-состоянии после термоциклирования подтверждает данные о гистерезисе превращения. Также в работе представлены механические свойства и расчет вкладов в упрочнение в исследуемых состояниях. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных значений предела текучести в сплаве TiNi.
МИКРОСТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, РАСЧЕТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ВКЛАДОВ В УПРОЧНЕНИЕ ЭКВИАТОМНОГО СПЛАВА TiNi DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.222.232
В статье исследуется влияние многократных мартенситных превращений (термоциклирования) на эквиатомный сплав TiNi в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состояниях, рассматриваются термодинамический аспект развития мартенситных превращений, изменения энтропии и энергии превращений. Изменение диссипативной энергии определяет изменение гистерезиса превращений в крупнозернистом (КЗ) и ультрамелкозернистом (УМЗ) состояниях. Следует отметить, что УМЗ-состояние характеризуется большим увеличением упругой энергии мартенситных пластин ∆EelM→A. Изменение энергии ∆Eeld сравнивается с данными по структуре, полученными методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Большее увеличение плотности дислокаций в КЗ-состоянии также сопровождается увеличением энергии дефектов. Несколько меньшее значение диссипативной энергии Edis в УМЗ-состоянии и уменьшение ее значений в КЗ-состоянии после термоциклирования подтверждает данные о гистерезисе превращения. Также в работе представлены механические свойства и расчет вкладов в упрочнение в исследуемых состояниях. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных значений предела текучести в сплаве TiNi.
Теги: coarse-grained martensitic transformations thermal cycles ultrafine-grained and nanocrystalline alloys крупнозернистые мартенситные превращения термоциклы ультрамелкозернистые и нанокристаллические сплавы
Equipment for nanoindustry
Оборудование для наноиндустрии
I.V.Laktionov, A.S.Useinov, S.A.Votyakov, V.N.Reshetov, G.H.Sultanova
NANOSCAN SPECTROINDENTER: A NEW APPROACH TO NANOMECHANICAL TESTING INTEGRATED IN RAMAN MICROSCOPES DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.234.238
The design of the NanoScan SpectroIndenter measurement module for integrating a nanohardness tester with a commercially available Raman microscope is presented, using the Renishaw InVia model as an example. An innovative inverse load device layout allows simultaneous time-synchronized measurements of mechanical and optical (structural) characteristics. The design features of the module and its technological advantages for the examination of both transparent and opaque materials are presented.
NANOSCAN SPECTROINDENTER: A NEW APPROACH TO NANOMECHANICAL TESTING INTEGRATED IN RAMAN MICROSCOPES DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.234.238
The design of the NanoScan SpectroIndenter measurement module for integrating a nanohardness tester with a commercially available Raman microscope is presented, using the Renishaw InVia model as an example. An innovative inverse load device layout allows simultaneous time-synchronized measurements of mechanical and optical (structural) characteristics. The design features of the module and its technological advantages for the examination of both transparent and opaque materials are presented.
И.В.Лактионов, А.С.Усеинов, С.А.Вотяков, В.Н.Решетов, Г.Х.Султанова
NANOSCAN SPECTROINDENTER: НОВЫЙ ПОДХОД К НАНОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПЫТАНИЯМ, ИНТЕГРИРОВАННЫМ В РАМАНОВСКИЕ МИКРОСКОПЫ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.234.238
Представлена конструкция измерительного модуля NanoScan SpectroIndenter, предназначенного для интеграции нанотвердомера с серийным рамановским микроскопом на примере модели Renishaw InVia. Инновационная инверсная компоновка устройства приложения нагрузки позволяет выполнять одновременно синхронизированные во времени измерения механических и оптических (структурных) характеристик. Приведены конструктивные особенности модуля и технологические преимущества при исследовании как прозрачных, так и непрозрачных материалов.
NANOSCAN SPECTROINDENTER: НОВЫЙ ПОДХОД К НАНОМЕХАНИЧЕСКИМ ИСПЫТАНИЯМ, ИНТЕГРИРОВАННЫМ В РАМАНОВСКИЕ МИКРОСКОПЫ DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2025.18.3-4.234.238
Представлена конструкция измерительного модуля NanoScan SpectroIndenter, предназначенного для интеграции нанотвердомера с серийным рамановским микроскопом на примере модели Renishaw InVia. Инновационная инверсная компоновка устройства приложения нагрузки позволяет выполнять одновременно синхронизированные во времени измерения механических и оптических (структурных) характеристик. Приведены конструктивные особенности модуля и технологические преимущества при исследовании как прозрачных, так и непрозрачных материалов.