Максимчук П. О. Механізми редокс-активності нанокристалів ортованадатів рідкісноземельних елементів REVO4:Eu3+ (RE = Gd, Y, La).

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000380

Облікова картка дисертації

0524U000380.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 01.04.10 - Фізика напівпровідників і діелектриків

18-12-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 64.169.01

Інститут сцинтиляційних матеріалів Національної академії наук України

Анотація

За допомогою як специфічних, так і неспецифічних оптичних та люмінесцентних сенсорів активних форм кисню була показана здатність нанокристалів ортованадатів рідкісноземельних елементів знищувати ці молекули у водних розчинах та біологічних системах та встановлений детальний механізм такої антиоксидантної дії досліджуваних нанокристалів. Встановлено механізми впливу взаємодії нанокристалів з УФ-випромінюванням та перекисом водню на люмінесценцію домішкових іонів європію, та встановлено механізми фотознебарвлення нанокристалів та впливу розкладання перекису водню на поверхні нанокристалів на люмінесцентні властивості. За допомогою методів люмінесцентної спектроскопії встановлено механізми прооксидантної дії нанокристалів, як під безпосереднім УФ-опроміненням, так і у «темновому» режимі після попереднього опромінення нанокристалів УФ. Показано, що редокс-властивості нанокристалів ортованадатів рідкісноземельних елементів залежать від їхнього розміру, дефектної структури та зовнішніх умов, таких як відсутність чи присутність опромінення та його тип. Визначено ефективність безвипромінювального перенесення енергії електронного збудження та генерації активних форм кисню в системі «діелектричний нанокристал ортованадату – молекула фотосенсибілізатор» як у водних розчинах, так і у мікроконтейнерах карбонату кальцію під впливом опромінення. На підставі проведених досліджень та базуючись на встановлених механізмах редокс-активності запропоновано підходи щодо керування редокс-властивостями нанокристалів ортованадатів рідкісноземельних елементів, та можливих способів покращення редокс-дії наноматеріалів. Ключові слова: діелектричний нанокристал, ортованадати рідкісноземельних елементів, люмінесценція, кисневі вакансії, активні форми кисню.

Читати повністю

Публікації

P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, M. Knupfer, V. V. Seminko, V. K. Klochkov, O. V. Sorokin, L. D. Demchenko, and S. L. Yefimova, “Microscopic Mechanisms of Luminescence Quenching in Eu3+-doped GdVO4 Nanoparticles under Hydrogen Peroxide Decomposition”, Journal of Molecular Liquids, vol. 400, p. 124510, 2024, DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124510

P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, M. Knupfer, V. V. Seminko, V. K. Klochkov, O. V. Tomchuk, N. S. Kavok, O. V. Sorokin, L. D. Demchenko, and S. L. Yefimova, “·OH-Free Catalytic Decomposition of H2O2 by GdVO4:Eu3+ Nanoparticles”, Journal of Physical Chemistry C, vol. 127, pp. 15206-15214, 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c03209

P. Maksimchuk, K. Hubenko, V. Seminko, I. Bespalova, A. Sorokin, G. Grygorova, and S. Yefimova, “UV-Light-Activated (Gd,Y)VO4:Eu3+ Nanoparticles for Radiotherapy Enhancement”, Journal of Physical Chemistry C, vol. 126, рp. 9371-9377, 2022, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c01737

P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, G. V. Grygorova, V. V. Seminko, I. I. Bespalova, A. V. Sorokin, and S. L. Yefimova, “Photobleaching of LnVO4:Eu3+ nanoparticles under UV-light irradiation: Effect of nanoparticle size”, Journal of Luminescence, vol. 242, p. 118593, 2022, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118593

P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, V. V. Seminko, V. L. Karbivskii, A. S. Tkachenko, and S. L. Yefimova, “High antioxidant activity of gadolinium–yttrium orthovanadate nanoparticles in cell-free and biological milieu”, Nanotechnology, vol. 33, Art no. 055701, 2022, DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac31e5

P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, G. V. Grygorova, A. V. Sorokin, V. K. Klochkov, and S. L. Yefimova, “The impact of Eu3+ ions on pro-oxidant activity of ReVO4:Eu3+ nanocrystals”, Journal of Physical Chemistry C, vol. 125, pp. 1564-1569, 2021, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10028

P. O. Maksimchuk, S. L. Yefimova, V. V. Omielaieva, K. O. Hubenko, V. K. Klochkov, O. D. Opolonin, and Yu. V. Malyukin, “X-ray induced hydroxyl radical generation by GdYVO4:Eu3+ nanoparticles in aqueous solution: main mechanisms”, Crystals, vol. 10, p. 370, 2020, DOI: https://doi.org/10.3390/cryst10050370

S. L. Yefimova, P. O. Maksimchuk, K. O. Hubenko, V. V. Omielaieva, N. S. Kavok, V. K. Klochkov, Yu. V. Malyukin, and V. P. Semynozhenko, “Light-triggered redox activity of GdYVO4:Eu3+ nanoparticles”, Spectrochimica Acta A, vol. 242, Art no. 118741, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2020.118741

P. O. Maksimchuk, S. L. Yefimova, K. O. Hubenko, V. V. Omielaieva, N. S. Kavok, V. K. Klochkov, O. V. Sorokin, and Yu. V. Malyukin, “Dark Reactive Oxygen Species Generation in ReVO4:Eu3+ (Re = Gd, Y) Nanoparticles in Aqueous Solutions”, Journal of Physical Chemistry C, vol. 124, pp. 3843-3850, 2020, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10143

S. L. Yefimova, P. O. Maksimchuk, K. A. Hubenko, V. K. Klochkov, A. V. Sorokin, and Yu. V. Malyukin, “Untangling the Mechanisms of GdYVO4:Eu3+ nanoparticle Photocatalytic Activity”, Colloids and Surfaces A, vol. 577, pp. 630-636, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.06.028

S. L. Yefimova, P. O. Maksimchuk, V. V. Seminko, N. S. Kavok, V. K. Klochkov, K. A. Hubenko, A. V. Sorokin, I. Yu. Kurilchenko, and Yu. V. Malyukin, “Janus-faced redox activity of LnVO4:Eu3+ (Ln = Gd, Y, La) nanoparticles”, Journal of Physical Chemistry C, vol. 123, pp. 15323-15329, 2019, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b03040

K. O. Hubenko, S. L. Yefimova, T. N. Tkacheva, P. O. Maksimchuk, O. O. Sedyh, O. G. Viagin, A. V. Sorokin, and Yu. V. Malyukin, “Excimer emission of Acridine Orange adsorbed on Gadolinium-Yttrium orthovanadate nanoparticles”, Journal of Fluorescence, vol. 28, no. 4, pp. 943-949, 2018, DOI: https://doi.org/10.1007/s10895-018-2257-9

K. Hubenko, S. Yefimova, T. Tkacheva, P. Maksimchuk, I. Borovoy, V. Klochkov, N. Kavok, O. Opolonin, and Yu. Malyukin, “Reactive oxygen species generation in aqueous solutions containing GdVO4:Eu3+ nanoparticles and their complexes with Methylene Blue”, Nanoscale Research Letters, vol. 13, 2018, Art no. 100, DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-018-2514-5

S. L. Yefimova, T. N. Tkacheva, P. O. Maksimchuk, I. I. Bespalova, K. O. Hubenko, I. A. Borovoy, G. V. Grygorova, V. P. Semynozhenko, R. S. Grynyov, A. V. Sorokin, and Yu. V. Malyukin, “Porous CaCO3 carriers loaded with scintillation nanoparticles and photosensitizer molecules for photodynamic activation”, Microporous and Mesoporous Materials, vol. 263, pp. 128–134, 2018, DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.12.020

S. L. Yefimova, T. N. Tkacheva, P. O. Maksimchuk, I. I. Bespalova, K. O. Hubenko, V. K. Klochkov, A. V. Sorokin, and Yu. V. Malyukin, “GdVO4:Eu3+ nanoparticles – Methylene Blue complexes for PDT: Electronic excitation energy transfer study”, Journal of Luminescence, vol. 192, pp. 975–981, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.08.044

С. Л. Єфімова, П. О. Максимчук, В. К. Клочков, “Поліфункціональні редокс-активні нанокристали ортованадатів рідкісноземельних елементів”, Харків: ІСМА, 2023, 192 с.

Читати повністю

Файли

DISSER_Maksimchuk.pdf

autoreferat-ref_DISSER_DOC_Maksimchuk_final.pdf

Схожі дисертації

0525U000029

Гомоннай Олександр Олександрович

Трансформація електронних і фононних станів у кристалах типу TlInS2 в області фазових переходів і при просторовому обмеженні

0424U000367

Гоменюк Юрій Юрійович

Транспорт та захоплення заряду в МДН структурах та польових транзисторах з нанорозмірними діелектриками з високою діелектричною проникністю

0424U000174

Костюкевич Олександр Миколайович

Вплив перехідних процесів на формування адсорбційного відгуку сенсорних структур на основі наноматеріалів

0523U100013

Луньов Сергій Валентинович

Вплив дефектної структури на електричні та тензоелектричні властивості монокристалів n-Ge та n-Si та плівкових наноструктур на їх основі

0522U100117

Птащенко Федір Олександрович

Вплив віддаленої взаємодії між домішковими атомами та поверхневими дефектами на процес формування, провідність та сенсорну чутливість до молекул NO2 і NH3 поруватого кремнію та інших кремнієвих структур.