- Металл-органические каркасы с нелинейно-оптическими свойствами
В рамках этого направления мы разрабатываем и проводим эксперименты по созданию квантовых и нелинейно-оптических метаматериалов, синтезированных химическим путем. Основанная на интеграции квантово-химических расчетов и экспериментальных исследований, обозначенная исследовательская платформа поможет максимально снизить вероятность ошибки при разработке новых функциональных материалов. Платформа создана с целью упростить процесс поиска компонентов синтетической системы и разработать грамотный подход для получения конечного материала в рамках обозначенной области. Для этого проводятся детальные расчётные исследования на широком круге модельных структурных элементов, характерных для металл-органических каркасов (МОК). Изучение модельных систем предполагает выявление возможности реализации специфических межмолекулярных взаимодействий, а также структурной и электронной подвижности в периодических системах. Исследование подобных структур является необходимой базой для создания анизотропных микрокристаллов, демонстрирующих гигантские показатели генерации вторичной гармоники (статья опубликована NanoLetters), двойного лучепреломления (статья опубликована в ChemComm) и нелинейного экситонного транспорта (статья опубликована в Advanced Materials). Адекватность структурных моделей и предсказательная сила концепций, сформулированных по результатам расчетной работы, напрямую связана с параллельным выполнением экспериментальной программы, направленной на синтез и детальную характеризацию заданных материалов. Основой для синтеза являются хиральные молекулы лиганды («мостики» в структуре кристаллических решеток) и нецентросимметричные структуры. Нами впервые исследуются механизмы теплового движения элементов кристаллической решетки, способствующие появлению свойств нелинейности. Также проводится тестирование вероятности разупорядочения вследствие адсорбции гостевых молекул (растворитель, биомолекула) за счет задействования механизмов неспецифического взаимодействия.
Вместе с тем, проводится исследование новых металл-органических каркасов с применением новых методов синтеза (преимущественно на медленной диффузии (статья опубликована ChemComm), изучение свойств полученных структур, а также поиск их возможных применений).
- Металл-органические каркасы для адресной доставки лекарств
Одним из последних исследований нашей группы является изучение системы таргетной доставки лекарств на основе цеолитного имидазолатного каркаса ZIF-8. В последнее время ZIF-8 вызывает особый исследовательский интерес благодаря способности разлагаться в кислой среде и, таким образом, осуществлять целевую доставку небольших терапевтических молекул. Реализация этого механизма in vivo сталкивается с проблемой относительно медленных скоростей разложения, даже при повышенных кислотных условиях, которые едва достижимы в пораженных тканях. Поэтому исследование нацелено на решение данной проблемы путем объединения нанокомпозита для доставки лекарств с полупроводниковым фотокаталитическим агентом, который способен индуцировать локальный градиент рН в ответ на внешнее возбуждение.