Южно-Уральский государственный университет посетил профессор из Университета Центральной Флориды Артем Масунов.
С 2016 года профессор Артем Масунов возглавляет международную научную лабораторию ЮУрГУ «Многомасштабного моделирования полифункциональных соединений».
Область научных исследований лаборатории связана с разработкой и повышением эффективности оптически активных материалов на основе многомасштабного моделирования свойств, направленного дизайна и модификации молекулярных и кристаллических структур с использованием стратегии «Расширенная структурная модель – вещество – улучшенные свойства материала».
Артем Эдуардович рассказал о том, какие исследования будут проведены в рамках лаборатории, а также о перспективах развития исследований в области квантовой химии и о том, как с помощью лазера лечить онкологические заболевания.
– Какие исследования в рамках лаборатории Многомасштабного моделирования полифункциональных соединений будут проведены в ЮУрГУ с Вашим участием?
− Исследования уже идут. Год назад мы начали работу в двух направлениях: нелинейные оптические материалы для нанофотоники и микроскопического измерения концентрации кислорода. Особенно актуальна сейчас нанофотоника – важное направление международных исследований, потому что она обещает заменить в ближайшем будущем электронику. Сейчас компьютеры работают на потоке электронов, которые переносят и обрабатывают информацию. В нанофотонике роль электронов играют фотоны, которые быстрее и эффективнее будут решать задачу. То, чего сейчас не хватает для практических приложений – это материала с большими нелинейно-оптическими свойствами, над чем мы и работаем.
Кроме того, мы работаем над технологиями предсказывания свойства материалов – начав с какой-то конкретной структуры, мы можем вычислить, на сколько этот материал будет эффективен для тех или иных предложений. В наших планах – дизайн новых материалов, который позволит понять структуру материала и предсказать его свойства.
– Что включает в себя технология предсказывания свойств материалов?
− Во-первых мы организуем исходную информацию, загружаем в компьютер, затем запускаем определенную программу, которая некоторое время обрабатывает информацию и потом выдает данные, которые нам надо интерпретировать для того, чтобы понять, какова структура нового материала и каковы его свойства.
– Какие проблемы помогает решить вычислительная инженерия наноструктурированных биоматериалов?
− Если мы говорим о биоматериалах, то это затрагивает широкий круг проблем. Биоматериал важно применить в решении медицинских проблем, например лечение рака с помощью лазера или получение микроскопических изображений того, как живая клетка действует в реальном времени. Материалы, которые нам удалось создать, помогают решить задачи микроскопии. Наш новый двухфотонный оксифор позволяет замерить концентрацию кислорода в живых тканях мозга и таким образом позволяет биологам понять, как мозг функционирует в реальном времени.
– Каким образом вычислительная инженерия наноструктурированных биоматериалов может помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями?
− Сначала светочуствительная проба – это либо молекула, либо наноматериал на ее основе – возбуждается с помощью лазерного облучения. Затем, путем внутренней конверсии переходит в триплетное состояние и взаимодействует с кислородом, растворенном в биологических тканях. Путем триплетной аннигеляции кислород переходит в возбужденное состояние, когда он сильно активен и убивает все вокруг. Если этот процесс будет локализован в зоне раковых клеток, то мы сможем его вылечить. Вся задача состоит в том, чтобы активировать нашу пробу в пораженной области, не задевая здоровые ткани.