Mokslas

Projekto santrauka
Elektrocheminiai (bio)jutikliai projekte kuriami nanotechnologiniais metodais modifikuojant grafeną, jie bus charakterizuojami mikroskopiškai ir elektrochemiškai – tiriami elektrocheminiai mechanizmai nanoskalėje, vėliau jie taikomi tyrimams modeliniuose analičių tirpaluose, ir galiausiai taikomi natūralių pavyzdžių ar produktų tyrimui.
Pirmajame etape charakterizuojama dar palyginti mažai naudojama šioje srityje nano medžiaga – grafenas. Jis charakterizuojamas ir tiriamas elektrocheminiais ir mikroskopiniais bei lazerių technologiniais metodais, o paskui įmobilizuojamas ant elektrodo paviršiaus ir modifikuojamas. Nanostruktūrų, nanovielų ir nanodalelių dalelių gamybai naudojami cheminiai ir fizikiniai metodai, tokie kaip koloidiniai tirpalai, elektrocheminis nusodinimas, zolių-gelių technologija, minkštoji litografija, molekulinė nanolitografija, lazerinė abliacija. Šie (bio)jutikliai bus minimizuojami iki mikrometrų ar net nanometrų dydžio, kad juos būtų galima naudoti viename pavyzdžio laše tiesiogiai tyrimo vietoje. Tuo pat metu bus miniatiūrizuojamas ir potenciostatas, kad būtų galima jutiklius naudoti laboratorinėmis, lauko ar kosmoso sąlygomis greitiems matavimams. Tokie (bio)jutikliai nebus labai tikslūs ir bus tinkami daugiau kokybiniams nei kiekybiniams tyrimams, bet jų detekcijos riba bus palyginti maža. Paskutiniame etape bus tikrinamas miniatiūrinių (bio)jutiklių jautrumas ir aktyvumas natūraliuose pavyzdžiuose. Metodai bus vertinami lyginant juos su standartiniais tų analičių tyrimo metodais (paprastai aukšto slėgio skysčių chromatografija (angl. HPLC ), spektriniai metodai, ir t.t.)

Projekto tikslai ir uždaviniai
Pagrindinis ir galutinis projekto uždavinys naudojant palyginti naują nanomedžiagą, grafeną (jį modifikuojant chemiškai, elektrochemiškai, ir aktyvuojant lazeriu) bei nanotechnologijas, tokias kaip nanolitografiją ir nanodaleles gautas lazerinėmis technologijomis, sukurti metodiką elektrocheminių (bio)jutiklių gamybai. 

Tarpiniai moksliniai projekto uždaviniai yra:

1. Grafeno imobilizavimo ant elektrodų būdai. Kadangi grafenas, kaip yra netirpus jokiuose tirpikliuose, tai labai sudėtinga kontroliuoti jo kiekį ant elektrodų paviršiaus.
2. Grafeno nanostruktūrų perorganizavimas lazeriu.
3. Grafeno sluoksnio aktyvavimas šviesos poveikiu, tai padėtų valdyti grafeno sluoksnio elektrocheminį atsaką.
4. Elektrocheminių procesų ant elektrodų, modifikuotų funkcionalizuotu grafenu, charakterizavimas ir elektrocheminių mechanizmų tyrimas nanodydžių skalėje.
5. Grafenu modifikuotų elektrodų taikymas (bio)sensorių gamybai: modifikavimas specifinėmis molekulėmis, tokiomis, kaip fermentai, polimerų plėvelės, nanodalelės ir t.t., panaudojant ir „žaliuosius“ tirpiklius, t.y. joninius skysčius, kurie yra labai mažai toksiški aplinkai.
6. Mikro- ir nanofluidinių kanalų formavimas sensoriuose tiesioginiams (on-line) matavimams bei tokių sensorių detalus tyrinėjimas.
7. Elektrodų ir prietaisų minimizavimas.

Projekto tikslai:

1. Grafeno fizikocheminių savybių tyrimas, jo modifikavimas fizikiniais ir cheminiais metodais ir gautų rezultatų panaudojimas miniatiūrinių (bio)sensorių kūrimui.
2. Apjungti įvairių gamtamokslių ir techninių disciplinų specialistus ir taip užtikrinti jų profesinį tobulėjimą bei vystyti naujus įgūdžius ir žinias.
3. Skatinti jaunųjų mokslininkų integraciją į mokslinius tyrimus ir užtikrinti jų tobulėjimą.
4. Prisidėti prie VMTI FTMC ir bendro Lietuvos mokslinio lygio palaikymo ir kėlimo lygiuojantis į labiausiai išsivysčiusias Europos šalis mokslo srityje.
5. Skatinti bendradarbiavimą tarp įvairių mokslo įstaigų ir jų grupių.
6. Panaudoti naujus nanotechnologinius metodus ir naujas medžiagas (bio)jutiklių kūrimui.
7. Praplėsti tyrimo sritis FTMC ir jo padalinyje – Fizikos insititute.