Проект направлен на синтез и исследование трехмерных пленочных коллоидных фотонных кристаллов (ФК) с иерархической системой макро- и мезопор. В качестве структурных элементов ФК будут выступать монодисперсные сферические субмикронные частицы кремнезема, обладающие внутренней подсистемой цилиндрических мезопор одинакового диаметра. Будет предложен механизм роста монодисперсных мезопористых сферических частиц кремнезема (ММСЧК), базирующийся на агрегативной модели образования частиц, и заключающийся в одновременном формировании в реакционной смеси одинаковых нанокластеров, состоящих из плотноупакованных цилиндрических мицелл поверхностно-активного вещества (ПАВ), покрытых слоем гидратированного SiO_2, и контролируемой коагуляции кластеров SiO_2-ПАВ с образованием монодисперсных субмикронных частиц сферической формы. Будут оптимизированы параметры синтеза ММСЧК (концентрации реагентов, температура, скорость перемешивания), исследована взаимосвязь между особенностями процессов мицеллообразования ПАВ с различной длиной углеводородной цепи и формой, диаметром и дисперсией размеров частиц. Частицы будут обладать следующими характеристиками: варьируемый внешний диаметр ММСЧК в диапазоне 150-1500 нм, среднеквадратичное отклонение диаметров менее 6%, внутренняя подсистема одинаковых каналов диаметром 2,3 - 4,5 нм, удельная поверхность 860 - 1055 м^2/г, и объем пор 0,55 - 0,6 см^3/г. В проекте будет разработан метод вертикального осаждения коллоидных ФК пленок из ММСЧК, учитывающий капиллярные эффекты, обусловленные внутренней мезопористой структурой частиц. Пленки будут обладать двумя подсистемами пор: (1) транспортные макропоры между плотноупакованными ММСЧК; (2) мезопоры внутри частиц. Будет проведено исследование влияния параметров процесса вертикального осаждения (концентрация частиц в ростовых суспензиях, температура и влажность в ростовой камере) на структурное качество и толщину коллоидных пленок из ММСЧК. С использованием данной методики будут синтезированы фотонно-кристаллические коллоидные пленки площадью до 1 см^2, контролируемой толщиной от 5 до 50 мкм на различных подложках. Поверхность ММСЧК в пленках будет модифицирована органическими красителями и лектиновыми рецепторами, специфичными гексозам. Будет исследована возможность использования трехмерных коллоидных ФК пленок из ММСЧК в качестве неинвазивных оптических сенсоров на глюкозу.
