Информационная таблица за период с 1.11. 11 по 1.11.12 .

Информационная таблица за период с 1.11. 11 по 1.11.12 .
Лаборатория (группа): НЧ
Раздел 1.
1. Число ВНЕШНИХ премий, наград, призовых мест, стипендий: _1
Диплом конкурса "Золотая медаль "ITE Сибирская ярмарка"" за дальнейшее совершенствование прибора "Диффузионный спектрометр аэрозолей"
номинация: ЭКОЛОГИЯ: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ
в рамках выставки IDES Siberia Развитие инфраструктуры Сибири 16-19 октября
2012 года
2. Участие в Федеральных целевых программах, программах Президиума РАН, программах ОХНМ и др. отделений РАН, интеграционных программах СО РАН: 5
1. Государственный контракт 14.740.11.0369 на выполнение научноисследовательских работ для государственных нужд в рамках федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России
на 2009-2013 гг". (Рук. Дзюба С.А., отв. исп. в лаб. НЧ Онищук, закончен)
2. Проект №12 в программе Президиума РАН №24 "Физико-химические основы лазерно-плазменного метода направленного синтеза наноструктурированных материалов и покрытий" Рук. Багаев (инст. Лазерной физики), отв. исп. в лаб. НЧ
Онищук
3. Проект "Импортозамещение" (Онищук)
4. Междисциплинарный проект №108, «Нетрадиционные способы введения лекарственных веществ в организм и физические методы модифицирования их
свойств» рук. Болдырев ИХТТМ (Онищук)
5. Междисциплинарный проект №85, "Углеродная составляющая (неорганическая и
органическая) аэрозоля: образование и поведение в атмосфере" рук. Белан, Инст.
Оптики атмосферы и океана, Томск, (Онищук)
3. Число (кроме указанных в п. 2) ТЕКУЩИХ грантов ____ , зарубежных контрактов
1. Российско-итальянский грант на командировки «Nanostuctures born by gas-phase
(aerosol) routes for heat transfer and gas sensor technology in energy and transportation
applications» – Рук Онищук А. А.
2. Грант РФФИ 11-08-01204-а «Теоретическое и экспериментальное исследование нуклеации из пересыщенного пара» – Рук. Онищук
3. Совместный исследовательский проект Сибирского Отделения РАН и Национального Научного Совета Тайваня, "Исследование термодинамики и кинетики нанокапель и
пептид-связанных наносистем"– Рук. Онищук
4. Грант РФФИ № 11-05-00921-а «Исследование атмосферной фотокаталитической активности тяжелых металлов в составе биогенных летучих комплексов с органическими
лигандами» (Дульцева Г. Г.)
5. Хоз. договор на изготовление и поставку аэрозольного оборудования с ООО «Аэросервис (закончен)
4. Число защищенных докторских диссертаций: _
5. Число защищенных кандидатских диссертаций: __
6. Число защищенных дипломов:___
7. Преподавание в ВУЗах:
Онищук Андрей Александрович, лекции, продолжающийся, 1 семестр, НГУ
Онищук Андрей Александрович, лекции, продолжающийся, 4 семестра, НГПУ
Онищук Андрей Александрович, семинары, продолжающийся, 4 семестра, НГПУ
Дульцева Г. Г. лекции по химии атмосферы, курс продолжающийся, 7 семестр, ФЕН,
НГУ
Панфилов В. Н. Методы исследования быстрых реакций, ФЕН НГУ, спецкурс кафедры
физической химии, Осенний семестр, лекции, старый, 20 баллов.
Панфилов В. Н. семинар по общему курсу химической кинетики для студентов 3 курса
ФЕН НГУ. Весенний семестр.
Валиулин С.В. семинары, дисциплина: физическая химия (химическая кинетика), 2 семестра, НГПУ
Валиулин С.В. лекции, дисциплина: физическая химия (химическая кинетика), 1 семестр, НГПУ
8. Официальное участие в ОРГАНИЗАЦИИ конференций и т.п.:
9. Организация и проведение экспедиций:
Раздел 2.
10. Опубликовано монографий, учебников и учебных пособий: __1___
Дульцева Г.Г. Химия атмосферы. Учебно-методическое пособие. – Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2012. – 47 c
11. Опубликовано обзоров: _2__
1. S. V. Vosel, A. A. Onischuk, P. A. Purtov and T. G. Tolstikova, Aerosols Handbook, Measurement, Dosimetry and Health effects, Ed. Ruser L.S. and Harley N. H., CRC Press, Taylor&Francis group, London New York,
2012 Chapter 19 "Classical Nucleation Theory: Account of Dependence of the Surface Tension on Curvature and
Translation-Rotation Correction Factor", P. 503-528
2. Tolstikova T.G . Onischuk A.A. Sorokina I.V. Baklanov A.M. Karasev V.V. Boldyrev V.V. Fomin V.M.
Khvostov M.V. Bryzgalov A.O. Tolstikov G. A. Aerosols Handbook, Measurement, Dosimetry and Health effects, Ed. Ruser L.S. and Harley N. H., CRC Press, Taylor&Francis group, London New York, 2012 Chapter 11
"Research and development of a new safe form of drug", P 249-285
12. Патентов (получено): ___
13. Опубликовано препринтов: ____
14. Опубликовано научных статей в международных или зарубежных журналах: __
1. A. A. Onischuk,1,2 S. V. Vosel,1,2 O. V. Borovkova,1 A. M. Baklanov,1 V. V. Karasev,1
and S. di Stasio, Experimental study of homogeneous nucleation from the bismuth supersaturated vapor: Evaluation of the surface tension of critical nucleus, J. Chem. Phys. 136, 224506 (2012)
15. Опубликовано научных статей в российских журналах, входящих в список ВАК: _____
Валиулин С.В., Карасев В.В., Восель С.В., Онищук А.А., Бакланов А.М., Фомин В.М.
Метод определения параметров критических зародышей при гетерогенной нуклеации
пересыщенного пара в проточной камере // ДАН, 446(5), 530-534, (2012).
16. Статей в журналах, не входящих в список ВАК, книгах и трудах конференций (более 3 стр. в печатном виде) при наличии редактора: ____
Sergey V. Valiulin, Vladimir V. Karasev, Andrei A. Onischuk, Sergey V. Vosel, Stefano di Stasio THE
MECHANISM OF FORMATION OF NANOCOMPOSITE MATERIALS BY VAPOR CONDENSATION //
In: Proc. of 43th Int. Annual Conference of ICT Energetic Materials: Structure and Properties. Federal Republic of Germany, Karlsruhe, 2012, P. P65-1 – P65-12.
Валиулин С.В., Карасев В.В., Восель С.В., Онищук А.А. Определение поверхностного натяжения наночастиц серы // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: доклады IV Всероссийской конференции, под ред. проф. В.Я. Рудяка, Новосибирск, 2012, С. 91 – 96.
Федоров В.И., Немова Е.Ф., Дульцева Г.Г. Терагерцовое излучение инициирует конформационный переход в молекуле альбумина: ч. 1 - новое подтверждение, ч. 2 – роль кислорода. // Миллиметровые волны в
биологии и медицине (научно-практический журнал, гл. ред. О.В. Бецкий) 2011, № 3, стр. 35-44.
17. Сделано докладов на международных и зарубежных конференциях: ____
полное название конференции
Место и дата
конференции
European Aerosol
Conference
Испания, Гранада, 02.0907.02.12
AAAR-2012
США, Миннеаполис,
8.10-12.10.12
NOSA-2012
Дания, Хельсингер,
15.11-16.11.12
Международная
конференция по
измерениям, моделированию и
информационным
системам для
изучения окружающей среды:
ENVIROMIS2012
VIII International
Voevodsky Conference. Physics
Иркутск, 24
июня – 2 июля
2012 г.
Akademgorodok,
Novosibirsk,
Russia. July 15-
Тема доклада
вид доклада
авторы
Determination of the
parameters of the critical nucleus that is
formed on the seed
particles during heterogeneous nucleation
Laser-Plasma Synthesis
of Sb Nanoparticles
стендовый
Валиулин С.В.
Determination of Nanoparticles Surface
Tension in the Case of
Ibuprofen and Elemental Sulfur
Пероксиацилнитраты:
изучение механизмов
их появления в атмосфере
устный
S.V. Valiulin,
V.V. Karasev,
S.V. Vosel, A.A.
Onischuk, A.M.
Baklanov, S. di
Stasio
A.M. Baklanov,
O.V. Borovkova,
G.N. Grachev,
A.A. Onischuk,
A.L. Smirnov,
M.I. Zimin
A.V. Samodurov,
S.V. Valiulin,
V.V. Karasev,
S.V. Vosel
стендовый
доклад
Максимова Т.А.,
Дульцева Г.Г.,
Дубцов С.Н.,
Скубневская Г.И.
Максимова Т.А.
Investigation of conformation changes in
globular proteins using
стендовый
доклад
Nemova E.F.,
Kobzeva T.V.,
Fedorov V.I.
Nemova E.F.
устный
докладчик
Боровкова О.В.
Самодуров А.В.
and chemistry of
elementary chemical processes
VIII International
Voevodsky Conference. Physics
and chemistry of
elementary chemical processes
19, 2012
the spin probe technique
Akademgorodok,
Novosibirsk,
Russia. July 1519, 2012
Investigation of the
mechanisms of aldehyde reactions in the
presence of NO2 in
polluted atmosphere
стендовый
доклад
Maksimova T.A.,
Dultseva G.G.,
Dubtsov S.N.,
Scubnevskaya G.I.
Maksimova T.A.
18. Представлено докладов на международных и зарубежных конференциях (имеется в
виду случаи, когда в числе авторов доклада есть сотрудник нашего Института, но
докладчик из другой организации): ____
19. Сделано докладов на Всероссийских конференциях: ____
а именно:
полное название конференции
Место и
дата
конференции
Тема доклада
вид
доклада
авторы
докладчик
Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий
Новосибирск,
6 – 8 июня
2012 г.
Определение поверхностного
натяжения наночастиц серы
устный
Валиулин
С.В.
XXIV конференция
«Современная химическая физика»
Туапсе,
21.0901.10.2012
"Определение параметров
критических зародышей образующихся при гетерогенной
нуклеации пересыщенного
пара"
Устный
С.В. Валиулин, В.В.
Карасев,
С.В. Восель, А.А.
Онищук
Валиулин
С.В., Карасев
В.В., Восель С.В.,
Онищук
А.А., Бакланов
А.М.
XXIV конференция
«Современная химическая физика»
Туапсе,
21.0901.10.2012
"Метод экспериментального
определения поверхностного
натяжения наночастиц"
Устный
Самодуров А.В.,
Валиулин
С.В., Карасев
В.В., Восель С.В.
Самодуров А.В.
IV Всероссийская конференция «Фундаментальные основы
МЭМС- и нанотехнологий»
Новосибирск, 6–8
июня
2012 г.
Спектрометр для оперативного контроля размеров и концентрации наночастиц в газовой фазе
устный
доклад
Анкилов А.Н.,
Бакланов А.М.,
Ерёменко С.И.,
Дубцов С.Н.,
Митрочен-
Карасев В.В.
Валиулин
С.В.
IV Всероссийская конференция «Фундаментальные основы
МЭМС- и нанотехнологий»
Новосибирск, 6–8
июня
2012 г.
Генерация наночастиц в химически реагирующих системах
пленарный
доклад
ко В.Г.,
Валиулин С.В.,
Овчинникова Т.А.,
Карасев В.В.
Дубцов С.Н.
Дубцов С.Н.
20. Представлено докладов на Всероссийских конференциях (тот же случай, что и в
п.18): ____
21. Тезисов докладов на международных и зарубежных конференциях: ____
 Максимова Т.А., Дульцева Г.Г., Дубцов С.Н., Скубневская Г.И. Пероксиацилнитраты: изучение механизмов их появления в атмосфере // Избранные труды международной конференции по измерениям,
моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS-2012.
Иркутск, 24 июня – 2 июля 2012. Томск: Издательство Томского ЦНТИ. – 208 с. – С. 200-204.
 Skubnevskaya G.I., Dubtsov S.N., Maksimova T.A. Nanoparticles due to the interactions of ozone with atmospheric pollutants // VIII International Voevodsky Conference. Physics and chemistry of elementary chemical processes. Akademgorodok, Novosibirsk, Russia. July 15–19, 2012. Book of abstracts. – p. 111
(L-83).
 Nemova E.F., Kobzeva T.V., Fedorov V.I. Investigation of conformation changes in globular proteins using
the spin probe technique // VIII International Voevodsky Conference. Physics and chemistry of elementary
chemical processes. Akademgorodok, Novosibirsk, Russia. July 15–19, 2012. Book of abstracts. – p. 196
(PSII-26).
 Maksimova T.A., Dultseva G.G., Dubtsov S.N., Skubnevskaya G.I. Investigation of the mechanisms of aldehyde reactions in the presence of NO2 in polluted atmosphere // VIII International Voevodsky Conference.
Physics and chemistry of elementary chemical processes. Akademgorodok, Novosibirsk, Russia. July 15–19,
2012. Book of abstracts. – p. 212 (PSII-42).
 Dultseva G.G., Dubtsov S.N. Free radicals in atmospheric photonucleation processes // VIII International
Voevodsky Conference. Physics and chemistry of elementary chemical processes. Akademgorodok, Novosibirsk, Russia. July 15–19, 2012. Book of abstracts. – p. 213 (PSII-43).
 Maksimova T.A., Dultseva G.G., Dubtsov S.N. Pathways from aromatic aldehydes to aerosol in urban atmosphere: a competition between oxidation and photopolymerization // European Aerosol Conference
(EAC 2012). Granada, Spain, 2–7 Sept. 2012. – 184. – A-WG03S1P37.
 Dultsev F.N., Dubtsov S.N. Rupture event scanning: a novel procedure based on QCM to measure particle
size within the nanometer range // European Aerosol Conference (EAC 2012). Granada, Spain, 2–7 Sept.
2012. – 270. – A-WG08S1P08.
22. Тезисов докладов на Российских конференциях: ____
- 50-я юбилейная Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический
прогресс» МНСК-2012 г. Новосибирск, 13–19 апреля 2012 г.: Максимова Татьяна Андреевна (верстальщик сборников тезисов секции «Менеджмент», «Социология», «Экономика»).
- XVII Международная экологическая студенческая конференция «Экология России и сопредельных территорий» МЭСК-2012 г. Новосибирск, 27 октября 2012 г.: Максимова Татьяна Андреевна (верстальщик материалов конференции в 2-х томах)
 Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Ерёменко С.И., Дубцов С.Н., Митроченко В.Г., Валиулин С.В., Овчинникова Т.А., Карасев В.В. Спектрометр для оперативного контроля размеров и концентрации наночастиц в газовой фазе // Фундаментальные основы МЭМС- и нанотехнологий: доклады
IV Всероссийской конференции. Вып. 4. Новосибирск, 6-8 июня 2012 г. – Новосибирск: НГАСУ
(Сибстрин), 2012. – С. 41–46.
 Дубцов С.Н. Генерация наночастиц в химически реагирующих системах // Фундаментальные основы
МЭМС- и нанотехнологий: доклады IV Всероссийской конференции. Вып. 4. Новосибирск, 6-8
июня 2012 г. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2012. – С. 151–156.
 Дубцов С.Н., Дульцева Г.Г., Максимова Т.А. Образование органического аэрозоля в атмосфере при
фотоокислении веществ из природных и антропогенных источников // Фундаментальные основы
МЭМС- и нанотехнологий: доклады IV Всероссийской конференции. Вып. 4. Новосибирск, 6-8
июня 2012 г. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2012. – С. 156–160.
Раздел 3.
Краткий иллюстрированный отчет о работе по теме базового бюджетного финансирования за отчетный период.
Проведено измерение поверхностного натяжения критических зародышей в
зависимости от их радиуса. Для этого исследован процесс образования наночастиц
висмута и сурьмы из пересыщенного пара в горизонтальной проточной нуклеационной
камере с помощью диффузионного спектрометра аэрозолей и просвечивающего
электронного микроскопа. Кроме того, был развит метод отсечки пересыщения,
который позволяет оценить положение зоны нуклеации.
Эксперименты по измерению скорости нуклеации проводились в горизонтальной
проточной ламинарной нуклеационной камере, которая состояла из горизонтальной
кварцевой трубы с внутренним диаметром 0.68 см и внешнего нагревателя. На вход
подавался поток аргона с объемным расходом Q = 8.3 см3/с при комнатной температуре
и атмосферном давлении. Посередине нагреваемой области помещался тигель с
висмутом/сурьмой. По мере движения потока аргона с паром металла вдоль камеры на
выходе из области нагрева температура газа понижалась, в результате пар становился
пересыщенным, и при некоторых значениях пересыщения начиналась гомогенная
нуклеация с заметной скоростью. В результате на выходе из камеры регистрировался
аэрозоль. Средняя аэрозольная концентрация и распределение по размерам
определялись с помощью диффузионного спектрометра аэрозолей (ДСА),
представляющего собой последовательно соединенные диффузионную батарею (для
сепарации частиц по размерам), конденсационный укрупнитель, в котором
наночастицы вырастают до микронных размеров за счет конденсации пара
дибутилфталата, и фотоэлектрический счетчик для регистрации укрупненных частиц.
Морфология аэрозольных частиц была изучена с помощью просвечивающей
электронной микроскопии (ПЭМ). Для анализа методом ПЭМ образцы отбирались при
помощи термопреципитатора на сетку, покрытую пленкой поливинилформаля. Поле
температур в камере измерялось с помощью термопары хромель-алюмель со спаем
диаметром 100 мкм. Для определения содержания висмута/сурьмы в потоке были
измерены скорость испарения вещества из тигля по убыли массы за известное время
эксперимента и профиль массы осадка на стенках камеры. Для определения профиля
массы осадка после эксперимента кварцевую трубку разрезали на фрагменты длиной
около 1 см, взвешивали, смывали осадок водным раствором азотной кислоты и затем
взвешивали чистые фрагменты. Для определения характерной области нуклеации был
использован метод «отсечки пересыщения». В камеру перпендикулярно потоку вводили
круглую металлическую проволочную сетку (с периодом 0.7 мм и диаметром
проволоки 0.2 мм) с диаметром равным внутреннему диаметру трубы. При нахождении
сетки в зоне пересыщения происходит конденсация пара на поверхности сетки, что
приводит к подавлению нуклеации в области ниже по потоку и, как следствие, к
понижению аэрозольной концентрации на выходе из камеры. Таким образом, при
движении сетки вверх по потоку происходит последовательное отсечение части зоны
нуклеации. Результаты эксперимента представлялись в виде зависимости аэрозольной
концентрации на выходе от аксиальной координаты сетки. Данная кривая имела
характерный провал концентрации в области, соответствующей зоне нуклеации.
Используя эксперементально определенные скорость нуклеации, температуру
нуклеации и пересыщение можно определить поверхностное натяжение и радиус
критического зародыша с помощью строгой формулы для скорости нуклеации :
uρ3 Rs9 σ R exp   4πRs2σ Rs  
(1)
I  3.4  10 3 π 7 / 2 S2 nBi 2 2
s


m (kT)3 / 2
3kT


где nBi2 – концентрация насыщенного пара Bi2, Rs – радиус поверхности натяжения, m –
масса молекулы Bi2, ρ – плотность жидкого висмута, u – скорость звука в висмуте, k –
постоянная Больцмана.
Пересыщение пара связано с радиусом критического зародыша и температурой
нуклеации через уравнение Кельвина :
2V σ(R )
ln S 2 = Bi2 s
(2)
kTRs
где VBi2 – объем димера в жидкой фазе.
Совместным решением уравнений (1) и (2) были определены значения σ и Rs для
критического зародыша. Как видно из Рис. 1, поверхностное натяжение критического
зародыша примерно на 25% превышает таковое для плоской поверхности, причём, σ
слабо зависит от Rs в исследуемых условиях. В случае слабой зависимости
поверхностного натяжения от кривизны поверхности радиус поверхности натяжения Rs
приблизительно равен реальному радиусу критического зародыша – эквимолярному
радиусу Re. Поэтому, используя значения Rs из Рис. 1 и значение плотности жидкого
висмута можно оценить количество атомов висмута Nкр в критическом зародыше, что
составило 8 и 12 для температуры нуклеации Tn= 440 и 535 K, соответственно.
1.3
S
1.2
1.1
440
361 366
411 420
Tmax = 589 K
Texp = 535 K
Tav = 567 K
333 338
1.0
0.9
0.8
0.35
0.40
0.45
0.50
RS / nm
Рис. 1. Отношение σS/σ для различных значений температур нуклеации и радиуса поверхности натяжения. Открытые символы - результаты численного моделирования, заполненные символы - прямые
экспериментальные измерения. Температура нуклеации указана для каждой точки на рисунке.
Раздел 4.
Основной результат лаборатории в текущем году.
Получена аналитическая формула для взаимной растворимости компонентов в двухкомпонентной двухфазной наноразмерной системы в зависимости от кривизны поверхности раздела фаз.
exp(  w1 )1  C20, 1  exp( w2 ) 1
(1)
(C1  C10, )  C10,
(1  C10, C20, exp( w2  w1 ))
(C2  C20, )  C20,
exp( w2 )1  C10, 1  exp(  w1 ) 1
1  C10, C20, exp( w1  w2 )
(2)
Ранее аналогичные формулы были получены лишь для однокомпонентной системы
(формула Кельвина для равновесия капля - пар) и для растворимости однокомпонентных частиц (формула Фрейндлиха). Данная формула, в частности, может найти применение для описания зависимости скорости нуклеации углеродных нанотрубок от радиуса каталитической частицы (капли) переходного металла. Для описания такой зависимости в формуле для скорости нуклеации нанотрубок можно выделить фактор KR, отражающий зависимость работы образования критического зародыша от радиуса RS капли. Как видно из Рис. 1, при изменении радиуса RS от 0.5 до 2.5 нм фактор KR (и вместе
с ним скорость нуклеации) возрастает на 3.5 порядков.
1
KR
0.1
0.01
0.001
0.0001
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
RS / nm
Рис. 1. Зависимость фактора KR от радиуса каталитической капли