Лаборатория моделирования и предиктивного анализа наноматериалов

Миссия лаборатории

Создание научной платформы для междисциплинарных исследований, объединяющей моделирование, предиктивную аналитику и экспериментальную науку для разработки инновационных решений в области нанотехнологий.

Результаты исследования:

Проект ГФ 2020-2022 гг.: AP08856579, Разработка научно-технологических подходов к получению и исследование свойств кремниевых наноструктур, декорированных углеродными наночастицами, для современных нанофотоники и сенсорики.

Цели выполняемой научно-исследовательской работы:

– установление условий формирования и получение гибридных наноматериалов на основе нанотруктур кремния, декорированных углеродными наночастицами;

– изучение оптических, люминесцентных и сенсорных свойств полученных материалов-гибридов и выявления закономерностей влияния химической связи и структурно-морфологических параметров углеродных наночастиц, как значащих факторов, на свойства гибридов для их дальнейшего применения в нанофотонике и сенсорных технологиях.

Получены следующие результаты:

В результате проведения НИР были разработаны методы приготовления гибридных наноматериалов на основе наночастиц и субнаночастиц кремния, декорированных углеродными наноструктурами, установлены условия формирования наногибридов и показано влияние различных условий синтеза на свойства приготовленных наногибридов, изучены закономерности состав-структура-свойство, на основании проведенных экспериментальных спектрально-структурных изысканий и показана возможность подстройки (регулирования) сенсорных характеристик таких материалов относительно разнотипных аналитов в рамках подходов современной наносенсорики.

Разработаны теоретические подходы к описанию взаимосвязи структуры гибридных наноструктур на основе кремния и углерода и их оптических свойств.

Проект «Жас галым» 2024-2026 гг.: AP22683909, Синтез и изучение антибактериальной фотостимулированной активности углеродных квантовых точек, содержащих азотные и кислородные гетероатомы, к группе колиморфных бактерий. Руководитель Ермұхамед Дана.

Цели выполняемой научно-исследовательской работы:

– изучение условий приготовления и оптимизация методов термического синтеза новых азот/кислород-содержащих УКТ для глубокой очистки питьевых вод, в том числе в режиме активации потоком фотонов,

– тестирование дезинфицирующих свойств азот/кислород-содержащих УКТ в очистке вод от колиформных бактерий (КБ).

Основные публикации:

1. Мұсабек Г.Қ., Ермұхамед Д, Бақтыгерей С.З., Асилбаева Р.Б., Қалимолдаев М.Н., Амирханова Г.А., Сиваков В. Жарық ынталандырған сутегі генерациясында кремний наноқұрылымдарын қолданудың артылықшылықтары мен болашағы // Вестник КазНУ, серия физическая, – 2020, -№3 (74), -С. 61-74.
2. A. Kurbanova, G. K. Mussabek, V.Yu. Timoshenko, V. Lysenko, Zh. N. Utegulov. Photothermal Effects and Heat Conduction in Nanogranular Silicon Films // Nanomaterials 2021, 11, 2379. https://doi.org/10.3390/nano11092379
3. Geloen A., Mussabek G., Kharin A., Serdiuk T., Alekseev S.A., Lysenko V. Impact of carbon fluoroxide nanoparticles on cell proliferation // Nanomaterials. -2021. -Vol. 11(12). -3168. https://doi.org/10.3390/nano11123168
4. Isaiev M., Mussabek G., Lishchuk P., Dubyk K., Zhylkybayeva N., Yar-Mukhmedova G., Lacroix D., Lysenko V. Application of photoacoustic approach for characterization of nanostructured materials // Nanomaterials. -2022. -Vol. 12(4). -P. 708. https://doi.org/10.3390/nano12040708
5. V. Lisnyak, A.N. Zaderko, R.Mariychuk, V.Lysenko, O.Yu. Boldyrieva, V. A. Skryshevsky, G. Mussabek, Ye. Taurbayev, N. Zhylkybayeva, O.Yu. Tananiko. Preparation and characterization of F-, O-, and N-containing carbon nanoparticles for pH sensing // Applied Nanoscience. – 2022. -Vol. 12.- Pp. 795-803. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01725-7
6. Mussabek G., Zhylkybayeva N., Lysenko I., Lishchuk P.O. Baktygerey S., Yermukhamed D., Taurbayev Ye., Sadykov G., Zaderko A.N., Skryshevsky V.A., Lisnyak V.V., Lysenko V. Photo- and radiofrequency-induced heating of photoluminescent colloidal carbon dots // Nanomaterials. -2022. -Vol.12. -P. 2426. https://doi.org/10.3390/nano12142426
7. Diyuk N.V., Keda T.Ye., Zaderko A.N., Mussabek G., Nadtoka O.M., Kutsevol N.V., Lisnyak V.V. Luminescent carbon nanoparticles immobilized in polymer hydrogels for pH sensing. Applied Nanoscience, -2022. -Vol. 12., -Pp. 2357–2365. https://doi.org/10.1007/s13204-022-02536-0
8. Mussabek G., Zhylkybayeva N., Baktygerey S., Yermukhamed D., Taurbayev Ye., Sadykov G. Zaderko A.N., Lisnyak V.V. Preparation and characterization of hybrid nanopowder based on nanosilicon decorated with carbon nanostructures // Applied Nanoscience. – 2022. – https://doi.org/10.1007/s13204-022-02681-6
9. Mussabek G., Zhylkybayeva N., Baktygerey S., Yermukhamed D., Taurbayev Ye., Sadykov G. Zaderko A.N., Lisnyak V.V. Preparation and characterization of hybrid nanopowder based on nanosilicon decorated with carbon nanostructures // Applied Nanoscience. – 2023. – Vol.13(10). -Pp. 6709-6718. https://doi.org/10.1007/s13204-022-02681-6
10. Baktygerey S.Z., Mussabek G.K., Zhylkybayeva N.Zh., Yermukhamed D., Zhumabekova V.N., Gumarova Sh.B., Boldyrieva O.Yu. and Lisnyak V.V. Palladium catalysts supported on carbonized porous silicon for H2/O2 recombination // Physical Sciences and Technology. -2023. -Vol.10. -No.3-4. -Pp. 40-47. https://doi.org/10.26577/phst.2023.v10.i2.05
11. Mussabek G., Baktygerey S., Taurbayev Ye., Yermukhamed D., Zhylkybayeva N., Diyuk E. Zaderko A.N., Afonin S., Mariychuk R., Kanuchova M., Lisnyak V.V. Fluorine and bromine dual-doped nanoporous carbons: preparation and surface chemistry studies // ACS Omega. – 2024. – Vol.9(37). -Pp. 38618-38628. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c04179
12. Mussabek G., Baktygerey S., Taurbayev Ye., Yermukhamed D., Zhylkybayeva N., Zaderko A.N., Diyuk V. E. Afonin S., Yar-Mukhamedova G., Mariychuk R.T., Grishchenko L. M., Kanuchova M., Lisnyak V.V. Surface chemistry and catalytic activity in H2O2 decomposition of pyrolytically fluoralkynated activated carbons // RSC Advances. – – Vol.14. -Pp. 29052. https://doi.org/10.1039/d4ra04883k
13. Mussabek G., Baktygerey S., Taurbayev Ye., Yermukhamed D., Zhylkybayeva N., Zaderko A.N., Diyuk V.E., Afonin S., Grishchenko L.M., Lisnyak V.V. Gas-phase approach to the modification of carbon surfaces by F-, Cl- and Br-containing groups and their selective substitution for catalytic sulfo groups // Applied Surface Science. -2025. -Vol. 690. P.162285. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.162285
14. Mussabek G., Diyuk V.E., Zaderko A.N., Afonin S., Baktygerey S., Taurbayev Ye., Yermukhamed D., Zhylkybayeva N., Yessengereyeva N., Lisnyak V.V.   Thermal fluorination of nanoporous activated carbon mediated by freons // Diamond and Related Materials. -2025. -Vol. 155. P.112197. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2025.112197