ЛАБОРАТОРИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ МИКРОСКОПИИ

Лаборатория акустической микроскопии

Заведующий - к.ф.-м..н. Левин Вадим Моисеевич

Телефон: (499) 137-83-47

 

В.М. Левин закончил Московский инженерно-физический институт (1967) и аспирантуру ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений (1972), кандидат физ.-мат. наук (1973), профессор honoris causa Шаньдунского технического университета, г. Цзинань, КНР (1995), кавалер ордена “Le merite de l’invention” (Бельгия) за плодотворную исследовательскую и инновационную деятельность (2004). Работает в ИБХФ РАН с момента основания института в 1996 г., до этого времени работал в ИХФ АН СССР/ РАН (1984-1996), в НИИ по биологическим испытаниям химических соединений Минмедпрома СССР (1978-1984), во ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений Госстандатта СССР (1967-1978). В 1986–1996 г.г.– редактор-консультант по акустике Большой Советской энциклопедии. Диплом приглашенного исследователя Национального Института стандартов и технологии США (1998). Медали и дипломы российских и международных выставок, в т.ч. золотая медаль Международного салона промышленной собственности “Архимед” (Москва, 2001), золотая медаль Международной  выставки инноваций, исследований и новых технологий “Эврика” (Брюссель, 2004), серебряная медаль Международной торговой ярмарки “Идеи. Изобретения. Новые разработки (iENA-2010)”, (Нюрберг, Германия, 2010). Область научных интересов – физика и техника ультразвука, фокусированный высокочастотный ультразвук и акустическая микроскопия, ультразвуковая визуализация высокого разрешения, физика твердого тела и материаловедение, биофизика, ультразвуковые методы неразрушающего контроля, техническая и медицинская диагностика.

 

Основные направления исследований

В области визуализации и неразрушающего контроля высокого разрешения:

  • Физические принципы исследования объемной микроструктуры в объектах со сложной пространственной организации с помощью высокочастотного ультразвука; разработка методов и средств импульсной акустической микроскопии
  • Изучение особенностей распространения импульсного фокусированного ультразвука в структурированных средах, его взаимодействия со структурными элементами в различных средах и объектах;
  • Развитие технической и методической базы современного ультразвукового неразрушающего контроля и диагностики высокого разрешения; создание специализированных методик акустомикроскопического исследования объемной микроструктуры и локальных свойств в различных средах и объектах;
  • Проведение исследования объемной микроструктуры и локальных свойств современных материалов и изделий в сфере высоких технологий;
  • Изучение структуры и свойств структурированных углеродных материалов; полимеров, полимерных смесей и наполненных полимеров; композитных и нанокомпозитных материалов; керамик; многослойных материалов и покрытий; зон соединения материалов, выполненных высокотехнологическими методами сварного и адгезионного соединения;
  • Изучение структуры и механических свойств низкоразмерных объектов; образцов малых размеров и объемных включений;
  • Развитие методик высокого пространственного разрешения и их применения для контроля и диагностики биологических и биотехнологических процессов на клеточном и тканевом уровне;
  • Развитие на базе импульсной акустической микроскопии методик неинвазивного контроля для нужд тканевой инженерии и регенеративной медицины.

 

В области изучения и моделирования структуры и свойств нанообъектов и наноматериалов:

  • Изучение структуры, физических и физико-химических свойств нанокластеров, нанокластерных и нанокомпозитных материалов;
  • Моделирование энергетики образования и физико-химических свойств различных квази-2D наноструктур;
  • Моделирование структуры и свойств новых мультислойных наноматериалов на основе дихалькогенидов переходных металлов и BN-графеновых слоев.

В области биофизических и химико-гидродинамических исследований:

  • Исследование межклеточной адгезии методом оптического пинцета.
  • Изучение динамики активных флуктуаций клеточной поверхности клеток крови методами оптической нанозондовой микрорелогии.
  • Неравновесная статистическая термодинамика процессов массопереноса в неизотермических жидких смесях. Термодиффузия в жидкостях;
  • Микрофлюидика (микрогидродинамика).

 

Лаборатория представляет уникальный тип современной научной структуры. В ее деятельности совмещается развитие фундаментальных проблем в области современного материаловедения, нанофизики, биофизики и физики твердого тела с разработкой новых подходов к технике исследования микроструктуры и локальных свойств, с реализацией этих подходов в виде уникальных устройств и оригинальных методов исследований, с активным продвижением разрабатываемых методов и устройств в практику научных исследований, в медицинскую диагностику, в технику неразрушающего контроля высокого разрешения, в микро- и нанометрологию. Круг интересов сотрудников лаборатории включает несколько удаленных друг от друга направлений исследований и, соответственно, научных групп – группу акустической микроскопии (В.М. Левин), группу моделирования структуры и свойств нанообъектов и наноматериалов (Л.А. Чернозатонский) и группу, занимающуюся традиционными биофизическими и химико-гидродинамическими исследованиями (соответственно, В.Л. Кононенко и С.Н. Семенов).

Лаборатория акустической микроскопии является мировым лидером в области развития фундаментальных основ, методов и средств импульсной акустической микроскопии. Разработанные в лаборатории устройства – импульсные акустические микроскопы разных поколений; неоднократно представлялись на различных международных и всероссийских выставках и получали медали и дипломы. Созданные в лаборатории импульсные акустические микроскопы работают во многих научных учреждениях и на предприятиях России и зарубежья. Признание и широкий международный резонанс вызывают исследования, выполняемые в лаборатории с использованием методов и средств импульсной акустической микроскопии по изучению микроструктуры и упругих свойств современных материалов, различных видов твердотельных соединений, многослойных материалов и покрытий, биологических объектов – тканей и клеток. Методами импульсной акустической микроскопии был решен ряд принципиальных вопросов современного материаловедения и технологии, в частности, проблема механических свойств фуллеритовых фаз высокого давления, проблема структуры контактной зоны при соединении различных материалов и др. Методы активно используются при исследовании структуры и свойств современных композитных материалов – нанокомпозитов, армированных пластиков, полимерных композиций; современных керамик; углеродных материалов, металлических сплавов и т.д. Сегодня методы импульсной акустической микроскопии открывают широкие возможности для неинвазивных исследований в биотехнологиях – тканевой инженерии и регенеративной медицине, в имплантологии, для медицинской диагностики высокого разрешения, для прижизненного исследования структуры и процессов в биологических тканях и клетках.

В 80-90-е годы в лаборатории было сформировано новое научное направление, связанное с изучением структуры и физико-химических свойств  нанокластерных и нанокомпозитных материалов. Были выдвинуты и обоснованы основополагающие фундаментальные положения, определившие, в значительной степени, дальнейшее развитие современной нанофизики и нанотехнологии. Впервые были полученыя пленки из углеродных нанотруб и исследованы их проводящие свойства (1991г.). Была предсказана, обнаружена и исследована высокоэффективная эмиссия электронов с острий углеродных нанотруб (1993-1995гг.). Впервые был предложен и осуществлен синтез углеродных нанотруб из полиэтилена методом осаждения углерода из газовой фазы в присутствии катализатора (1997-2002гг.). Предсказаны и теоретически исследованы соединения углеродных нанотруб на основе топологических дефектов в гексагональной атомной сетке (1992-2003гг.). Расшифрованы структуры сверхтвердых материалов на основе фуллеренов С60 и С70 (2000-2015 гг.); предложены новые нанокластерные структуры, приводящие к формированию сверхтвердых материалов. В настоящее время группой проф. Л.А. Чернозатонского развивается широкая программа исследований свойств графеновых и графенообразных квазидвумерных (2D) структур и конструирования новых структур, перспективных для нанотехнологии. Исследуются алмазоподобные слоистые структуры, получаемые из графеновых слоев, наноструктуры из связанных нанографенов и нанотруб. Развиваются исследования по предсказанию и синтезу новых типов неуглеродных квазидвумерных материалов; моделируются структура и свойства неуглеродных фуллеренов и нанотруб на основе боридов, диборидов и оксидов.

 

Состав лаборатории

 

Левин Вадим Моисеевич; зав. лаб., к.ф.-м.н., профессор;

Чернозатонский Леонид Александрович, г.н.с., д.ф.-м.н., профессор;

Кононенко Вадим Леонидович, в.н.с., д.ф.-м.н.;

Семенов Семен Николаевич, в.н.с., к.ф.-м.н.

Петронюк Юлия Степановна, с.н.с., к.ф.-м.н.;

Титов Сергей Александрович, с.н.с., к.ф.-м.н.;

Богаченков Алексей Николаевич, с.н.с., к.ф.-м.н.;

Чуков Виталий Николаевич, н.с., к.ф.-м.н.;

Мороков Егор Степанович, н.с.

Храмцова Елена Александровна, м.н.с.

 

Избранные публикации

 

В области визуализации и неразрушающего контроля высокого разрешения:

  1. Л.А. Пирузян, О.В. Колосов, Р.Г. Маев, В.М. Левин, Т.А. Сенюшкина, Акустическая микроскопия органических и биологических материалов, ДАН СССР, т.280(5), 115-117, 1985
  2. В.М. Левин, Р.Г. Маев, Т.А. Сенюшкина, Изучение особенностей микроструктуры сверхпроводящей керамики методом сканирующей акустической микроскопии, Письма ЖЭТФ, т.47(2), 267-270, 1988
  3. m. Levin, V.D. Blank, V.M. Prokhorov, Ja.M. Soifer, N.P. Kobelev, Elastic modules of solid C60: measurement and relationship with nanostructure, Phys. Chem. Solids, 61, 1017-1024, 2000
  4. Е.В.Снеткова, В.М.Левин, Ю.С.Петронюк, А.Н.Богаченков, А.Ф.Денисов, Л.А.Денисова; Перспективы применения методов акустической микроскопии для исследования тканей глаза. Морфология, 2003.
  5. S. Petronyuk, V.M. Levin, V.N. Zygan, Microacoustical NDE of pyrocarbon materials for cardiovascular prosthetic application, Annals of transplantation, pp. 106-112, 2004.
  6. S. Petronyuk, V.M. Levin, Songping Liu, Zhang Qianlin, Measuring elastic properties and anisotropy of microstructural units of laminate composite materials by microacoustical technique, J Materials Science & Engg.-A , 412(1-2), 93-96, 2005
  7. V. Zinin, J. Allen, V.M. Levin. Mechanical Resonances in Bacteria, Phys. Rev. E, 72, 061907, 2005
  8. V. Zakutailov, V.M. Levin, Yu.S. Petronyuk, High-resolution ultrasound methods: Microstructure visualization and diagnostics of elastic properties of modern materials (Review), Inorganic Materials, 46(15), 1635-1661, 2010
  9. Bellucci, F. Micciulla, V. M. Levin, Yu. S. Petronyuk, L. A. Chernozatonskii et al, Microstructure, elastic and electromagnetic properties of epoxy-graphite composites, AIP Advances, 5, 067137, 2015
  10. Ю.С. Петронюк, Е.С. Мороков, В.М. Левин, Методы импульсной акустической микроскопии в промышленной диагностике, изв. ран, сер. физическая, 79(10), 1425–31, 2015

Y.S. Petronyuk, E.S. Morokov, V.M. Levin, Methods of pulsed acoustic microscopy in industrial diagnostics, Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics, v.79(10), 1268–73, 2015

  1. M. Levin, Y.S. Petronyuk, E.S. Morokov, A. Celzard, S. Bellucci, P.P. Kuzhir, What does see the impulse acoustic microscopy inside nanocomposites?, Physics Procedia, 70, 703–6, 2015
  2. S. Morokov, V.M. Levin, Yu.S. Petronyuk et al, Acoustic microscopy for visualization and evaluation of ceramic-ceramic contact zone, Physics Procedia, 70, 703–706, 2015

В области изучения и моделирования структуры и свойств нанообъектов и наноматериалов:

  1. Чернозатонский Л.А., Сорокин П.Б., Артюх А.А. Новые наноструктуры на основе графена: физико-химические свойства и приложения, Успехи химии 83, 251-279 (2014).
  2. Л.А. Чернозатонский, Артюх А.А.,. Демин В.А. Наносетки из биграфена: строение свойства и формирование, Письма в ЖЭТФ 99(5), 309-314 (2014).
  3. A.G. Kvashnin, Chernozatonskii L.; Yakobson B.I., Sorokin P.B., Phase diagram of quasi-2-dimensional carbon, from graphene to diamond, NANO Lett., 14(2), 676-681 (2014).
  4. Демин В.А., Чернозатонский Л.А., Новые металлические квазидвумерные структуры графена и слоев дисульфида молибдена со встроенными атомами рения, Письма в ЖЭТФ, 101(2), 103-107 (2015)
  5. G. Kvashnin, S. Bellucci, L.A. Chernozatonskii, Sharp variations in the electronic properties of graphene deposited on the h-BN layer, Phys. Chem. Chem. Phys., 17(6), 4354-4359 (2015)

В области биофизических и химико-гидродинамических исследований:

  1. Kononenko Vadim L. Characterization of red blood cells’ rheological and physiological state using optical flicker spectroscopy. // In: Advanced optical flow cytometry. Methods and disease diagnoses, V.V. Tuchin, ed., Wiley-VCH, Berlin. 2011. Ch. 7. pp. 155-210
  2. Кононенко В.Л., Бывалов А.А., Конышев И.В., Атауллаханов Ф.И. Методики регистрации смещений и сил взаимодействия сенсибилизированных микросфер-зондов с клетками методом оптического пинцета в условиях «тени» исследуемого объекта. // Материалы докладов V съезда биофизиков России (Ростов-на-Дону, 2015 г.), Ростов-на-Дону: Изд-во Южного федерального университета, 2015, т.2, стр. 48.
  3. N. Semenov, M.E. Schimpf, Thermoosmosis as driving mechanism for micro-or nanoscale engine driven by external temperature gradient, J. Phys. Chem. C (2015).
  4. Semenov, M. Schimpf, Theory of Soret coefficients in binary organic solvents, J. Phys. Chem. B, 118 (11), 3115-21 (2014)
Яндекс.Метрика