Лаборатория оптики и спектроскопии

Заведующий лабораторий:
Коххаров Абдулмуталлиб Мамаджанович
доктор физико-математических наук
e-mail: kokham@yandex.com

Научные направление лаборатории:

  • Физика наноразмерных частиц;
  • Оптические и нелинейно-оптические свойства наноразмерных объектов;
  • Исследование физических особенностей чистых порошков и растворов наноразмерных материалов (на примере фуллеренов С60, С70, С76, …, эндо- и экзоэдральных производных фуллеренов, одно- и многослойных нанотрубок) в различных органических растворителях;
  • Управляемый синтез мономолекулярных кристаллических и фрактальных наноагрегатов фуллеренов С60 и С70 в растворах;
  • Синтез гетеромолекулярных структур в двух- и многокомпонентных водно-органических средах;
  • Численное моделирование и теоретическое исследование межмолекулярных взаимодействий в жидких системах.

Научная группа лаборатории «Оптика и спектроскопия» ИИПиЛТ АН РУз, предлагающая реализовать настоящий проект имеет многолетний опыт работы в области физики наноразмерных частиц. Ими были экспериментально изучены особенности растворения фуллеренов С60 и С70, а также их эндо- и экзоэдральных производных в целом ряде одно- (толуол, бензол, ксилол, ) и двухкомпонентных органических растворителях (толуол+ацетонитрил, толуол+этанол, бензол+ацетонитрил, ). Исследованы спектры электронного (2001100 нм) и ИКпоглощений (4002000 см1) растворов С60 и С70, смесей С60+С70 в одно- и многокомпонентных растворителях при различных исходных концентрацией фуллеренов и на разных стадиях хранения после приготовления растворов. Впервые установлены основные физические закономерности процессов самосборки и самоорганизации молекул фуллеренов С60 и С70 в различных одно- и двухкомпонентных органических растворителях.

Экспериментально обнаружен и изучен эффект самоиндуцированного нелинейного вращения эллипса поляризации (НВЭП) импульсного лазерного излучения в растворах С60 и С70. Продемонстрирована высокая чувствительность эффекта НВЭП к исходной концентрации фуллеренов в растворах, замене растворителя, а также, образованию и росту размеров агрегатов nС60 и nС70 в растворах (где n – количество молекул фуллеренов С60 и С70 в агрегатах).

Лаборатория поддерживает тесные научные контакты со многими научными центрами в США, Европе, и странах СНГ, в том числе: Университет Техаса и Институт нанотехнологий Университета Техаса (Даллас, США), Институт коллоидов в Берлине, Институт нелинейной оптики и спектроскопии коротких импульсов им. Макса Борна (Берлин, Германия), МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Институт спектроскопии РАН, Институт лазерной физики СО РАН (Новосибирск), Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН (Красноярск, Россия), Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Институт высоких технологий при Киевском национальном университете, Институт физики Национальной академии наук Украины; Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук (Беларусь), и др.

Ведутся совместные научные исследования в области «нелинейной лазерной спектроскопии фемтосекундных лазерных импульсов» с учеными института нелинейной оптики и спектроскопии коротких импульсов им. Макса Борна в Берлине, физических факультетов Национального университета Узбекистана им. М.Улугбека и Самаркандского госуниверситета им. А.Навои, а также кафедры «Физики» Ташкентского государственного технического университета им. И.Каримова.

Ряд достижений научной группы по новым высокотехнологическим разработкам были апробированы в международных конференциях «Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике» ICONO-2010 (Казань, Россия, 2010) и «Международный симпозиум по полупроводникам и прикладной физике» ISPSA-2014 (Джейджу, Корея, 2013).

В 25 октября 2017 году СНС лаборатории «Оптика и спектроскопия» Махманов У.К. по теме «Кластеризация молекул легких фуллеренов (С60, С70) в растворах и ее влияние на оптические и нелинейно-оптические свойства растворов» успешно защитил докторскую диссертации и получил степень доктора философии (PhD) по физико-математические науки по специальности 01.04.05 – «Оптика».

В настоящее время, в научной лаборатории «Оптика и спектроскопия» ИИПиЛТ АН РУз, СНС-соискатель, к.ф.-м.н. Исмаилова О.Б. активно работает над своей диссертацией доктора физ.-мат. наук, а МНС Гофуров Ш.П. – над диссертациями доктора философии. Исполнители проекта осуществляют руководство над выпускными квалификационными работами магистров (2 в 2017 г. и 2 в 2018 г.), принимающих участие в реализации научно-технических и инновационных работ, выполняемых лабораторией.

Основные научные фундаментальные результаты:

Впервые установлены основные физические закономерности процессов самоорганизации макромолекул фуллеренов С60 и С70 в различных одно- и двухкомпонентных органических растворителях (толуол, бензол, толуол+этанол, толуол+ацетонитрил, бензол+этанол, и т.д.);

Выявлены размерные характеристики и структурные особенности наноагрегатов фуллеренов (C60)m и (C70)m, синтезированных в одно- и двухкомпонентных органических растворителях;

Микроскопические исследования (атомно-силовая и просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения) растворов С60 и C70 в толуоле и бензоле, приготовленных двумя различными способами – равновесным и неравновесным, позволили установить возможность синтеза как фрактальных, так и мономолекулярных плотноупакованных наноагрегатов (C60)m и (C70)m, соответственно.

Выявлено влияние процессов самосборки и самоорганизации макромолекул фуллеренов С60 и С70 в органических растворителях на спектроскопические и нелинейно-оптические свойства растворов;

Впервые предложена конкретная модель самосборки молекул С60 и С70 в чистых органических и двухкомпонентных водно-органических растворителях;

Впервые разработаны экспериментальные методы управляемого синтеза как плотноупакованных мономолекулярных, так и рыхлых фрактальных наноагрегатов (С60)n и (С70)n в растворах с геометрическими размерами в диаметре вплоть до d50 и D600 нм, соответственно;

Разработан новый ускоренный метод синтеза наноагрегатов фуллеренов шарообразной формы с размерами в диаметре от 20 нм до 60 нм в объеме испаряющейся капли растворов фуллеренов С60 и С70 при комнатной температуре.

Впервые экспериментально исследован эффект нелинейного самовращения эллипса поляризации (СВЭП) импульсного лазерного излучения (532 нм) в растворах С70 в ряде одно- и двухкомпонентных органических растворителей (толуоле, бензоле, толуол+ацетонитриле, толуол+ этаноле). Выявлено, что эффект СВЭП наблюдается при эллиптической поляризации лазерного излучения и исчезает при линейной;

Определены конкретные значения нелинейных показателей преломления и нелинейных восприимчивостей растворов фуллерена С70 в толуоле, бензоле и смеси толуол+ацетонитрил в широком интервале концентраций С70 и при различных степенях эллиптичности лазерного излучения;

Методом молекулярной динамики впервые исследовано изменение избыточных значений комплексной диэлектрической проницаемости водных растворов диметилформамида, тетрагидрофурана и этанола в широком интервале температур (2060 С);

Методом оптической рефрактометрии впервые показано образование стабильных во времени гетеромолекулярных комплексов «тетрагидрофуран+вода», «диметилформамид+вода», «этанол+вода», «тетрагидрофуран+диметилформамид», и др. Установлена зависимость плотности синтезированных гетеромолекулярных агрегатов от начальных концентраций компонент, а также времени хранения растворов.

Основные научные прикладные результаты:

Разработаны управляемых селективных методы получения как мономолекулярных плотноупакованных кристаллических, так и фрактальных пористых наноагрегатов фуллеренов С60 и С70 в растворов различных форм и размеров;

Разработаны косвенные оптические и нелинейно-оптические методы контроля степень агрегации молекул фуллеренов С60 и С70 в растворах.