Персона:
Самохвалов, Павел Сергеевич

Научные группы

Научная группа

Международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов научного центра наноинженерии фотонных материалов для биомедицины и оптоэлектроники (НАНО-ФОТОН)

Организационные подразделения

Организационная единица

Инженерно-физический институт биомедицины

Цель ИФИБ и стратегия развития – это подготовка высококвалифицированных кадров на базе передовых исследований и разработок новых перспективных методов и материалов в области инженерно-физической биомедицины. Занятие лидерских позиций в биомедицинских технологиях XXI века и внедрение их в образовательный процесс, что отвечает решению практикоориентированной задачи мирового уровня – диагностике и терапии на клеточном уровне социально-значимых заболеваний человека.

Фамилия

Самохвалов

Имя

Павел Сергеевич

Полная страница элемента

Результаты поиска

Теперь показываю 1 - 10 из 23

Открытый доступ
Strong increase in the effective two-photon absorption cross-section of excitons in quantum dots due to the nonlinear interaction with localized plasmons in gold nanorods
(2021) Sanchez-Iglesias, A.; Grzelczak, M.; Rakovich, Y.; Krivenkov, V.; Samokhvalov, P.; Nabiev, I.; Самохвалов, Павел Сергеевич; Набиев, Игорь Руфаилович
© 2021 The Royal Society of Chemistry.Excitons in semiconductor quantum dots (QDs) feature high values of the two-photon absorption cross-sections (TPACSs), enabling applications of two-photon-excited photoluminescence (TPE PL) of QDs in biosensing and nonlinear optoelectronics. However, efficient TPE PL of QDs requires high-intensity laser fields, which limits these applications. There are two possible ways to increase the TPE PL of QDs: by increasing their photoluminescence quantum yield (PLQY) or by further increasing the TPACS. Plasmonic nanoparticles (PNPs) may act as open nanocavities for increasing the PLQY via the Purcell effect, but this enhancement is strictly limited by the maximum possible PLQY value of 100%. Here we directly investigated the effect of PNPs on the effective TPACS of excitons in QDs. We have found that effective TPACS of excitons in a QD-PMMA thin film can be increased by a factor of up to 12 near the linearly excited gold nanorods (GNRs). Using gold nanospheres (GNSs), in which plasmons cannot be excited in the infrared range, as a control system, we have shown that, although both GNSs and GNRs increase the recombination rate of excitons, the TPACS is increased only in the case of GNRs. We believe that the observed effect of TPACS enhancement is a result of the nonlinear interaction of the plasmons in GNRs with excitons in QDs, which we have supported by numerical simulations. The results show the way to the rational design of the spectral features of plasmon-exciton hybrids for using them in biosensing and nonlinear optoelectronics.
Открытый доступ
Synergy of Excitation Enhancement and the Purcell Effect for Strong Photoluminescence Enhancement in a Thin-Film Hybrid Structure Based on Quantum Dots and Plasmon Nanoparticles
(2020) Rakovich, Y. P.; Krivenkov, V.; Samokhvalov, P.; Nabiev, I.; Самохвалов, Павел Сергеевич; Набиев, Игорь Руфаилович
Reliable control of spontaneous radiation from quantum emitters, such as quantum dots (QDs), is an extremely important problem in quantum science, nanophotonics, and engineering. The QD photoluminescence (PL) may be enhanced near plasmon nanoparticles because of excitation field enhancement or the Purcell effect. However, both of these effects have their specific limitations. The excitation enhancement is usually accompanied by a decrease in the PL quantum yield (QY) due to the plasmon-induced energy transfer, and the Purcell effect cannot significantly enhance the PL of QDs with an initially high QY because of the obvious limitation of the QY by the value of 100%. Here, we have shown that the synergistic combination of excitation enhancement caused by silver nanospheres and the Purcell effect caused by silver nanoplates in the same QD-in-polymer hybrid thin-film nanostructure permits simultaneous increases in the radiative and excitation rates to be obtained. This overcomes the limitations of each individual effect and yields a synergistic PL increase (+1320%) greater than the sum of the PL enhancements determined by each effect alone (+70% and +360%).
Открытый доступ
Hybrid fluorescent liquid crystalline composites: Directed assembly of quantum dots in liquid crystalline block copolymer matrices
(2020) Bugakov, M.; Abdullaeva, S.; Abramchuk, S.; Shibaev, V.; Samokhvalov, P.; Самохвалов, Павел Сергеевич
This journal is © 2020 The Royal Society of Chemistry.Hybrid fluorescent liquid crystalline (LC) composites containing inorganic quantum dots (QDs) are promising materials for many applications in optics, nanophotonics and display technology, combining the superior emission capability of QDs with the externally controllable optical properties of LCs. In this work, we propose the hybrid LC composites that were obtained by embedding CdSe/ZnS QDs into a series of host LC block copolymers of different architectures by means of a two-stage ligand exchange procedure. The ABA/BAB triblock copolymers and AB diblock copolymers with different polymerization degrees are composed of nematogenic phenyl benzoate acrylic monomer units and poly(4-vinylpyridine) blocks, which are capable of binding to the QD surface. Our results clearly show that the spatial distribution of QDs within composite films as well as the formation of QD aggregates can be programed by varying the structure of the host block copolymer. The obtained composites form a nematic LC phase, with isotropization temperatures being close to those of the initial host block copolymers. In addition, the influence of the molecular architecture of the host block copolymers on fluorescence properties of the obtained composites is considered. The described strategy for the QD assembly should provide a robust and conventional route for the design of highly ordered hierarchical hybrid materials for many practical applications.
Открытый доступ
Al-, Ga-, Mg-, or Li-doped zinc oxide nanoparticles as electron transport layers for quantum dot light-emitting diodes
(2020) Alexandrov, A.; Zvaigzne, M. A.; Lypenko, D.; Nabiev, I.; Samokhvalov, P.; Лыпенко, Дмитрий Александрович; Набиев, Игорь Руфаилович; Самохвалов, Павел Сергеевич
© 2020, The Author(s).Colloidal quantum dots and other semiconductor nanocrystals are essential components of next-generation lighting and display devices. Due to their easily tunable and narrow emission band and near-unity fluorescence quantum yield, they allow cost-efficient fabrication of bright, pure-color and wide-gamut light emitting diodes (LEDs) and displays. A critical improvement in the quantum dot LED (QLED) technology was achieved when zinc oxide nanoparticles (NPs) were first introduced as an electron transport layer (ETL) material, which tremendously enhanced the device brightness and current efficiency due to the high mobility of electrons in ZnO and favorable alignment of its energy bands. During the next decade, the strategy of ZnO NP doping allowed the fabrication of QLEDs with a brightness of about 200 000 cd/m2 and current efficiency over 60 cd/A. On the other hand, the known ZnO doping approaches rely on a very fine tuning of the energy levels of the ZnO NP conduction band minimum; hence, selection of the appropriate dopant that would ensure the best device characteristics is often ambiguous. Here we address this problem via detailed comparison of QLEDs whose ETLs are formed by a set of ZnO NPs doped with Al, Ga, Mg, or Li. Although magnesium-doped ZnO NPs are the most common ETL material used in recently designed QLEDs, our experiments have shown that their aluminum-doped counterparts ensure better device performance in terms of brightness, current efficiency and turn-on voltage. These findings allow us to suggest ZnO NPs doped with Al as the best ETL material to be used in future QLEDs.
Открытый доступ
Quantum dot–polyfluorene composites for white-light-emitting quantum dot-based leds
(2020) Il'gach, D.; Yakimansky, A.; Zvaigzne, M.; Domanina, I.; Nabiev, I.; Samokhvalov, P.; Набиев, Игорь Руфаилович; Самохвалов, Павел Сергеевич
© 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland.Colloidal quantum dots (QDs) are a promising luminescent material for the development of next generation hybrid light-emitting diodes (QDLEDs). In particular, QDs are of great interest in terms of the development of solid-state light sources with an emission spectrum that mimics daylight. In this study, we used CdSe(core)/ZnS/CdS/ZnS(shell) QDs with organic ligands mimicking polyfluorene and its modified derivatives to obtain QD–polymer composites emitting white light. We found that the emission of the composites obtained by spin-coating, being strongly dependent on the chemical structure of the polymer matrix and the QD-to-polymer mass ratio, can be accurately controlled and adjusted to bring its emission spectrum close to the spectrum of daylight (CIE coordinates: 1931 0.307; 0.376). Moreover, the light emission of these composites has been found to be temporally stable, which is due to the minimal structural instability and volume-uniform charge and energy transfer properties. Thus, the use of the synthesized polyfluorene-based organic ligands with controllable chemical structures adaptable to the structure of the polymer matrix can significantly increase the stability of white light emission from QD composites, which can be considered promising electroluminescent materials for fabrication of white QDLEDs.
Открытый доступ
МИКРОФЛЮИДНАЯ ПРОТОЧНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
(НИЯУ МИФИ, 2024) Соколов, П. М.; Самохвалов, П. С.; Набиев, И. Р; Набиев, Игорь Руфаилович; Самохвалов, Павел Сергеевич; Соколов, Павел Михайлович
Полезная модель относится к области прикладных исследований, направленных на оптимизацию условий проведения химических реакций, например, для повышения их скорости, увеличения выхода продуктов реакции или смещения равновесия в пользу требуемых продуктов реакции, в частности создания микрофлюидной проточной ячейки для проведения химических реакций, в которой выполняется условие резонансной сильной связи между собственной электромагнитной модой микрофлюидной проточной ячейки и электронными и/или колебательными переходами молекул субстратов или катализаторов реакции для снижения энергии активации химической реакции. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Открытый доступ
ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ ГИДРОГЕЛЬ ДЛЯ ДЕТЕКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ
(2024) Соколов, П. М.; Герасимович, Е. С.; Самохвалов, П. С.; Набиев, И. Р.; Набиев, Игорь Руфаилович; Самохвалов, Павел Сергеевич; Соколов, Павел Михайлович; Герасимович, Евгения Семёновна
Изобретение относится к области создания гибридных наноматериалов, предназначенных для детектирования органических и неорганических молекул, в частности, для создания флуоресцентных гидрогелей из флуоресцентных нанокристаллов и биологических распознающих молекул в ходе фазового перехода золь-гель. Флуоресцентный гидрогель для детекции биологических молекул состоит из флуоресцентных неорганических низкотоксичных нанокристаллов структуры ядро/оболочка, поверхность которых содержит тиол-содержащие лиганды, способные к гелебразованию за счет фазового перехода золь-гель, а также содержит лиганды, с которыми конъюгированы однодоменные антитела, которые специфически связывают исследуемый аналит, конъюгированные пространственно-ориентированным образом так, чтобы их антигенсвязывающие участки были ориентированы во вне от поверхности нанокристаллов. Техническим результатом является создание флуоресцентного гидрогеля для детекции биологических молекул, обеспечивающего равномерное распределение флуоресцентных неорганических низкотоксичных нанокристаллов структуры ядро/оболочка и биологических распознающих молекул на базе однодоменных антител, что позволяет повысить чувствительность детекции аналитов и использовать его в составе биосенсоров биологических молекул. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Открытый доступ
КОМПОЗИТНЫЙ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
(НИЯУ МИФИ, 2024) Соколов, П. М.; Кныш, А. А.; Самохвалов, П. С.; Кныш, Александр Александрович; Самохвалов, Павел Сергеевич; Соколов, Павел Михайлович
Изобретение может быть использовано при изготовлении детекторов рентгеновского и гамма-излучения высокого пространственного разрешения. Композитный сцинтилляционный материал толщиной от 10 нм до 10 мм содержит аэрогель, состоящий из мономеров, и расположенные внутри него перовскитные нанокристаллы, поверхность которых содержит лиганды кросс-линкеры для сшивки мономеров аэрогеля и равномерного распределения внутри него перовскитных нанокристаллов. В порах аэрогеля расположены органические флуоресцентные красители. В качестве перовскитных нанокристаллов, размер которых 1-200 нм, материал может содержать CsPbAxB3-x, где А и В - это Br, Cl или I, а х от 0,1 до 2,9; или CH3NH3PbC3, где С - это Br, Cl или I. В качестве лиганда кросс-линкера материал содержит изоцианатоэтилметакрилат, в качестве мономеров аэрогеля - N,N-диметилакриламид и 2-гидроксиэтилметакрилат, а в качестве органического красителя - периленовый красный, тетрафенилбутадиен. Перовскитные нанокристаллы гомогенно распределены в указанном материале, обладающем высокой прозрачностью, влагостойкостью и обеспечивающем повышение пространственного разрешения и светового выхода сцинтиллятора. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Открытый доступ
Selection of the Optimal Chromatography Medium for Purification of Quantum Dots and Their Bioconjugates
(2020) Grokhovsky, S.; Laronze-Cochard, M.; Sapi, J.; Nabiev, I.; Linkov, P.; Samokhvalov, P.; Самохвалов, Павел Сергеевич
© 2020 ACS-AIP. All rights reserved.Photoluminescent quantum dots (QDs), due to their unique optical properties and capacity for conjugation with biomolecules, are widely used in biomedicine. However, numerous byproducts of bioconjugation may seriously influence the interaction of these nanoprobes and their targets. The use of size exclusion chromatography (SEC) for the separation of QDs and byproducts of bioconjugation is rather challenging because of the difference in the chemical and physical nature of nanoparticles and biomolecules, which makes the choice of stationary phases for SEC a complicated task. Here we propose a detailed protocol for SEC purification of water-soluble CdSe/ZnS QDs and QD conjugates using Sephadex resins with different porosities and investigate the efficiency of SEC purification of these materials as exemplified by poly(ethylene glycol) derivatives serving as QD-stabilizing ligands, as well as two types of small biomolecules, bis-netropsin and 4,5,9-trisubstituted acridine. We demonstrate that even multiple SEC cycles using the popular prepacked Sephadex G25 columns do not provide efficient purification of QDs, whereas Sephadex G100 and G200 are much more efficient after a single SEC run because of the optimal peak resolution and preservation of the colloidal stability of QDs. Our results show that the use of less common chromatographic media in the group of Sephadex resins allows efficient purification of QD bioconjugates from contaminants for their subsequent use in bioimaging or diagnostics. The proposed SEC protocol can be adapted for purification of not only CdSe-based QDs but also other types of water-soluble nanocrystals with similar sizes and surface properties.
Открытый доступ
Устройство для сбора солнечного излучения
(Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ), 2021-10-21) Соколов, П. М.; Самохвалов, П. С.; Ракович, Ю. П.; Самохвалов, Павел Сергеевич; Соколов, Павел Михайлович