Fotoinducēto procesu pētīšana vienas dimensijas ZnO/polidopamīna nanostruktūrās

Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/2/18/279
Projekta īstenošanas termiņš - 36 MĒNEŠI
Projekta kopējais finansējums, LU daļa:  133,805.88 EUR, LU daļa 20
070.89 EUR.
Projekta mērķis: Izstrādāt vienas dimensijas (1D) kompozīta ZNO/polidopamīna (PDA) nanomateriālus ar augstu virmas un tilpuma malu attiecību, uzlabot struktūru elektroniskajām, optiskajām un sensitīvajām īpašībām. 
Projekta rezultāti: 4 publikācijas pētniecības žurnālos ar augstu ietekmes faktoru, piemēram, Sensors and Actuators B, Biosensors and Bioelectronics, ACS Nano, Small, Journal of Physical Chemistry, uc, 3 konferenču tēzes vai abstrakts, 6 LU Atomfizikas un spektroskopijas institūts (ASI) semināri, 2 pētnieka naktsis/laboratoriskajās demonstrācijās, 2 atvērtās lekcijas, 2 semināri valsts aģentūrām

1. ceturksnis (01.01.2019- 31.03.2019)
Projekta pirmais mēnesis aizsākts ar literatūras izpēti par kādu ar projektu saistītu tēmu. Tika veikti uzdevumi no pirmās darba daļas: viena dimensijas cinka oksīda polydopamine (1D ZnO/PDA) nanostruktūru sintēze, struktūra un optiskais raksturojums.
Tika īstenoti nākamie uzdevumi:
1. ZnO nanolayers izgatavošana, izmantojot ķīmiskās vannas pārklāšanu;
2. PDA slāņa izgatavošana pa 1D ZnO veidnēm, izmantojot ķīmiskās vannas nogulsnēšanu ar dažādiem parametriem, piemēram, dopamīna koncentrāciju un nogulšņu laiku;
3. 1D ZnO/PDA nanostruktūru struktūras īpašību izpēte, izmantojot XRD, TEM un SEM;
4. Deponēto 1D ZnO/PDA nanostruktūru elektronisko īpašību izpēte, izmantojot FTIR un Raman metodes;
5. Telpas temperatūras raksturojums 1D ZnO/PDA nanostruktūrām, izmantojot fotoluminiscences un difūzās atstarošanas spektroskopiju.

2. ceturksnis (01.04.2019- 30.06.2019)

• Sagatavota Postdoc projekta pirmā ceturkšņa atskaites prezentācija, un 2. maijā tā prezentēta LU ASI seminārā.
• Piedalījos Latvijas Universitātes Jauno tehnoloģiju un inovāciju dienā, 17th of May (laboratoriskajās demonstrācijās)
• Kopsavilkuma sagatavošana par E-MRS Fall Meeting un izstādi, kas notiks Varšavas Tehnoloģiju universitātē no 16. līdz 19. septembrim.
• 1D veidņu izgatavošana, izmantojot elektrolīzes metodi, un ZnO nanoslāņu ražošana, izmantojot atomu slāņa nogulsnēšanos (mobilitāte uz Monpeljē universitāti, Eiropas membrānu institūtu, Francija).

3. ceturksnis (01.07.2019 - 30.09.2019)

• Piedalījos starptautiskajā konferencē “’Nanomaterials for biosensors and biomedical applications” (2019. gada 2.-4. Jūlijs, Jūrmala, Latvija), un pētījuma rezultāti tika prezentēti plakātu sesijā ("Investigation of photoinduced processes in one dimentional ZnO/polydopamine nanostructures", Viktoriia Fedorenko, Daina Damberga, Igor Iatsunskyi, Emerson Coy, Radosław Mrówczyński, Roman Viter). Veicināju sadarbību ar uzņēmumiem, kuri darbojas saistībā ar nanomateriāliem.
•  Dalība 2019. gada E-MRS (European Materials Research Society) rudens sanāksmē ar mutisko prezentāciju “Investigation of photoinduced processes in one-dimensional ZnO/polydopamine nanostructures” simpozijā M: “Metal oxide- and oxyhydride-based nanomaterials for energy and environment-related applications”. 15.09.2019. - 19.09.2019. – Varšavas Tehnoloģiskā Universitāte, Polija, Varšava.
• Piedalīšanās Eiropas Zinātnieku nakts – 27 septembrī – LU Akadēmiskā centra zinātņu māja, Jelgavas ielā 3, Atomfizikas un spektroskopijas institūts. Laboratorija bija atvērta vairākiem demonstrējumiem un eksperimentiem.Tika parādīti nākamie eksperimenti: - Elektro vērpšanas precesā iegūto nano šķiedru ražošana un optiskais raksturojums; - Elektro vērpšanas metodes pielietošana dažādiem mērķiem; - Fotoluminiscences sistēma mērījumiem šķidrumā; - Šķidro sensoru testēšana kombinējot fotoluminiscenci ar mikrofluidiku.
•  Ir izstrādāta mikrofluidisks un optiskā sistēma fotoluminiscences mērījumiem.Tika izvēlēti optimālie šķidruma padeves parametri un aizraujošās gaismas intensitāte.

4. ceturksnis (01.10.2019 - 31.12.2019)

• Dažāda biezuma PDA slāņi tika nogulsnēti uz 1D ZnO nanostruktūrām ar atšķirīgu struktūru.
• Tika izmērīta 1D ZnO/PDA nanostruktūru cikliskā voltammetrija ar un bez UV gaismas.
• Tika izpētīta sagatavoto nanostruktūru hronoamperometrija un fotoluminiscence.
• Tika nodrošināts sākotnējs Ochratoxin A un Aflatoxin B1 specifisko monoklonālo antivielu un glikozes oksidāzes imobilizācijas tests uz 1D ZnO / PDA nanostruktūru virsmām.
• Tika novērtēta korelācija starp 1D ZnO / PDA nanostruktūru struktūru un optiskajām īpašībām.
• Tika aprēķinātas un analizētas defektu koncentrācijas ZnO pirms un pēc PDA nogulsnēšanas.
• Pirmie dati par ZnO / PDA saskarnes procesu modelēšanu tika prezentēti ASI seminārā (19.12.2019.).

5. ceturksnis (01.01.2020 - 31.03.2020)

• Sanāksme ar UAB MONO Spektra pārstāvi Baltijā Artūras Belickas par sensoru pielietojuma optisco ierīču prototipu (Datums: 06.02.2020. plkst. 13:30 LU ASI 628. telpā Jelgavas ielā 3, Rīga).
• Dalība LU 78. starptautiski zinātniskā konferencē, kurā tika prezentēti galvenie rezultāti.
• “Zinātniskā pēcpusdiena” (14. februārī plkst. 13:00, LU Zinātnes mājā, 6. stāvā, 650. telpā) tika veltīta tēmai “Optiskie biosensori - kas tas ir un kāpēc mēs tos pētām”. Sarunā piedalījos es, LU ASI pētniece (Dr.) Viktoriia Fedorenko un LU Ķīmijas fakultātes prof. Artūrs Vīksna, kā arī LU pieredzes apmaiņā atbraukušās Latvijas valsts stipendiju saņēmējas  vadošās viespētnieces (Dr.) Viktoriia Holubnycha un (Dr.) Viktoriia Korniienko no SUMI Valsts Universitātes. Pasākuma mērķis bija neformālā gaisotnē organizēt bezmaksas diskusijas par sabiedrībai nozīmīgiem zinātniskiem jautājumiem par tēmām, kuras diskutē LU ASI zinātnieki. Šī bija iespēja visām ieinteresētajām pusēm - skolotājam, studentam, studentam, valdības darbiniekam, uzņēmējam, vecāka gadagājuma iedzīvotājam un citiem - tikties ar attiecīgās zinātnes nozares pārstāvjiem, uzdot viņus interesējošos jautājumus, kā arī izstrādāt jaunas idejas projektiem, kurus nākotnē var attīstīt.
• Sagatavots raksts, kurš ir pieņemts publicēšanai žurnālā Fizikālās ķīmijas C daļa: Enerģijas pārveidošana un uzglabāšana; Katalīze; Optiskās, elektroniskās un magnētiskās īpašības un procesi; Saskarnes; Nanomateriāli un hibrīdi materiāli, C: plazmonika; Optiskie, magnētiskie un hibrīdi materiāli. Nosaukums: "Photoluminescence Study of Defects in ZnO Coated Polyacrylonitrile Nanofibers". Autori: Damberga, Daina; Viter, Roman; Fedorenko, Viktoriia; Iatsunskyi, Igor; Coy, Emerson; Graniel, Octavio; Balme, Sebastien; Miele, Philippe; Bechelany, Mikhael. Manuskripta ID: jp-2020-00326r.R2. Manuskripta statuss: pieņemts.

6. ceturksnis (01.04.2020 - 30.06.2020)

• Dalība tiešsaistes seminārā 6. maijā "Biotehnoloģija un medicīna", notika cikla "Zinātniskā pēcpusdiena" ietvaros, kuru organizēja Latvijas Universitātes Atomfizikas un spektroskopijas institūts  (platformā Zoom). Pieaicinātais runātājs Maksims Pogorielovs (Ukraina, Sumijas Valsts universitāte) un es (Latvija, Latvijas Universitāte) runāja par polidopamīnu (PDA) kā daudzpusīgu pārklājumu un tā pielietojumu biomedicīnā. Pēc runātāju prezentācijām notika kopīga diskusija par šo tēmu.
• Dalība seminārā 29. maijā (Microsoft komandas platformā), kuru organizēja mūsu kolēģi no Fraunhofer IKTS Bio un nanotehnoloģiju departamenta. Šī pasākuma laikā mēs iepazīstinājām ar mūsu laboratorijas grupas darbu.
• Tika sagatavots un augšupielādēts RSC Advances iesniegšanas sistēmā manuskripts “Hibrīdu 1D kodolu strukturētu nanokompozītu, kuru pamatā ir ZnO/polidopamīns, sintēze un fotoluminiscences īpašības”.
• Man bija mobilitāte uz mūsu partneru iestādi (Viļņas universitāte (VU), Viļņa, Lietuva). Šīs mobilitātes laikā ir veikti daži mērījumi. Tika pētīts ZnO-PDA elektroķīmiskais raksturojums uz FTO stikla ar pretestības spektroskopiju. Mērījumi tika veikti ar dažādiem potenciāliem (0, - 0,45, - 0,3, 0,3, 0,45 un 0,8 V) ar gaismu un bez tās. Tika pētīta fotoelektroķīmiskā iedarbība. Tika veikti arī modificēto ZnO-PDA nanostruktūru Ramana spektroskopijas mērījumi.Iegūtie dati tiks analizēti un publicēti turpmāk.

7. ceturksnis (01.07.2020 - 30.09.2020)

• Ir sagatavota publikācija   - “Synthesis and photoluminescence properties of hybrid 1D core-shell structured nanocomposites based on ZnO/polydopamine” Fedorenko, V.; Viter, R.; Mrówczyński, R.; Damberga, D.; Coy, E.; Iatsunskyi, I., Royal Society of Chemistry Advances, 2020, 10 (50), 29751–29758. doi.org/10.1039/d0ra04829a. Pirmo reizi publicēta 2020. gada 12. augustā. 
• Iesniedzu vidusposma atskaiti.
• Piedalījos Optisko biosensoru un funkcionālo nanomateriālu laboratorijas demonstrācijā studentiem (18/09/2020). Tika parādīts laboratorijas aprīkojums. 
• Piedalījos Zināšanu agorā, kas notika Jauno inovāciju un tehnoloģiju dienas ietvaros 25.septembrī LU Zinātnes mājā. Zināšanu agora deva iespēju pastāstīt par saviem jaunākajiem pētījumiem.

8. ceturksnis (01.10.2020 - 31.12.2020) 

• Dalība Atomfizikas un spektroskopijas institūta (ASI) seminārā ar mutisku prezentāciju par pēcdoktorantūras projekta otrā gada rezultātiem (08.10.2020.). 
• Tikšanās ar vietējo nozari, LLU LF pārstāvjiem (Ina Alsiņa un Rihards Berķis) par iespējamo turpmāko sadarbību (23.10.2020.). 
• Virtuālā mobilitāte (2020. gada 14.-23.12.). Sadarbībā ar mūsu partneriem no Viļņas Universitātes Ķīmijas un ģeozinātņu fakultātes, Viļņa, Lietuva. 
• Publikācijas sagatavošana: Damberga, D .; Fedorenko, V .; Grundšteins, K .; Altundal, Ş; Šutka, A .; Ramanavičius, A .; Koijs, E .; Mrówczyński, R .; Iatsunskyi, I .; Viter, R. PDA pārklājuma ietekme uz ZnO nanostruktūru strukturālajām, optiskajām un virsmas īpašībām. Nanomateriāli 2020, 10, 2438. (Iesniegts: 2020. gada 29. oktobrī / Pārskatīts: 2020. gada 30. novembrī / Pieņemts: 2020. gada 2. decembrī / Publicēts: 2020. gada 6. decembrī). 
• Konferences tēžu gatavošana un iesniegšana dalībai virtuālajā konferencē “Materiālu ķīmija 2021” (Materials Chemistry 2021), kura notiks 18.02.2021. un 19.02.2021. 

9. ceturksnis (01.01.2021.–31.03.2021.) 

Piedalījos vairākās aktivitātēs: 

• Dalība Latvijas Universitātes 79. starptautiskajā zinātniskajā konferencē (2021. gada 12. februārī) ar mutisku uzstāšanos. 
• Piedalījos virtuālajā starptautiskajā konferencē “Materials Chemistry 2021”par sasniegumiem materiālu, fizikas un ķīmijas zinātnē (2021. gada 18. – 19. Februāris) ar mutisku prezentāciju. 
• Mobilitātes laikā Sumi Valsts universitātē (06.01. - 06.03.2021.) tika pētīta olbaltumvielu imobilizācija (anti-Rabbit IgG (H + L) krusteniski adsorbētas sekundārās antivielas, Alexa Fluor 488) 5 veidu paraugos: stikla paraugos ar ZnO-PDA pārklājumu pēc dažādas priekšapstrādes (atlaidināšana, O2 plazmas apstrāde) un paraugos ar ZnO-PDA-PEI pārklājumu (ar O2 plazmas iepriekšēju apstrādi / bez tās). Pētījumi tika veikti, izmantojot fluorescences mikroskopiju. 
• ZnO-PDA paraugi tika raksturoti ar SEM, Ramana un XRD paņēmieniem. 
• Tika veikts biosaderīgs šūnu augšanas tests uz ZnO-PDA substrātiem ar atšķirīgu priekšapstrādi, kur tika izmērīts optiskais blīvums. No iegūtajiem datiem tiks aprēķināts  samazināšanas koeficients. Piedalījos uzņemošās iestādes seminārā. 
• Tika sagatavots raksts starptautiskai konferencei “Transducers 2021”. 

10. ceturksnis (01.04.2021 - 30.06.2021)

Piedalījos vairākās aktivitātēs:

• 30.04.2021. dalība ar virtuālo plakātu “Eiropas Zinātnieku naktī 2021” (tiešsaistes formātā www.zinatniekunakts2021.lv ).
• Manuskripta “Polidopamīna funkcionalizēta cinka oksīda pielietošana glikozes biosensora projektēšanā” sagatavošana Viktoriia Fedorenko, Daina Damberga, Kārlis Grundšteins, Arunas Ramanavicius, Simonas Ramanavicius, Emerson Coy, Igor Iatsunskyi, Roman Viter. Iesniegšanai MDPI žurnālā, sadaļā Polimēri.
• Publikācijas projekta sagatavošana, kas paredzēta aflatoksīna B1 noteikšanai, pamatojoties uz Si / ZnO / PDA / PEI platformu sensoru lietošanai

11. ceturksnis (01.07.2021 - 30.09.2021)

Piedalījos vairākās aktivitātēs:

• Mobilitāte uz materiālu izpētes centru (MRC), Kijeva, Ukraina, tika veikta 2 mēnešus (21.07.21. - 21.09.21.). Minētā mobilitāte tika veikta kā sinerģija starp PostDoc projektu un №778157 CanBioSe.
• Projekta ietvaros ir īstenotas diskusiju aktivitātes un pētnieciskais darbs.
• Mobilitātes laikā uzņēmējā iestādē ir īstenots šāds pētniecības darba plāns. Postdoc tika apmācīts MXene sintēzes tehnoloģijā. Tika veikta iepazīstināšana ar dažādām analīzes metodēm (rentgena kristalogrāfija, infrasarkanā spektroskopija utt.). Tāpat pēcdoktorantūras pētnieks veica šādus pētījumus:
  • apmācība par ZnO ražošanas metožu palielināšanu;
  • Jauna ZnO-PDA-MXene nanokompozīta materiāla testēšana sensoru pielietošanai.
• Rezultātu analīzi un apspriešanu veica postdoc. Dr. Fedorenko ar prezentāciju piedalījās seminārā, ko organizēja uzņemošā iestāde.
• Publikācijas projekta sagatavošana, kas veltīta ZnO-PDA nanostruktūru optisko un elektroķīmisko īpašību izpētei.

12. ceturksnis (01.10.2021 - 31.12.2021) 

Piedalījos vairākās aktivitātēs: 

• LU ASI iknedēļas Zinātniskajā seminārā, kurš notika 09.12.2021.virtuālā formātā MS Teams, prezentācijā demonstrēju sava PostDoc projekta "Investigation of photoinduced processes in one dimentional ZnO/polydopamine nanostructures" Vienoš. Nr. 1.1.1.2/VIAA/2/18/279 gala rezultātus. https://www.asi.lu.lv/par-mums/zinas/zina/t/69284/ 
• Piedalījos Sumi Valsts universitātes Medicīnas institūta organizētajā Starptautiskajā medicīnas konferencē «BIOMEDICAL PERSPECTIVES ІІІ» ar mutisku prezentāciju (26.10.2021 – 28. 10.2021).