Відділ молекулярної фотоелектроніки

На початку 1967 року у Відділі фізики кристалів була створена лабораторія органічних напівпровідників. У 1978 році лабораторію було реорганізовано у структурну лабораторію органічних напівпровідників. Пізніше вона була перейменована в «Лабораторію фотоніки», а в 1983 році стала Відділом молекулярної фотоелектроніки. Завідувач відділу з 1983 по 2016 рр. – професор Михайло Курик (1939-2017).

  • Електронні процеси в молекулярних системах;
  • Фотоелектроніка багатофункціональних молекулярних нанокомпозитів;
  • Молекулярна нанофотоелектроніка;
  • Фізика термотропних і ліотропних рідких кристалів, голубі фази хіральних рідких кристалів.

Обладнання та устаткування

  • Прилади для оптичної спектроскопії, включаючи часорозділену флуоресцентну спектроскопію з методикою часоскорельованого підрахунку поодиноких фотонів новітня установка LifeSpec II (Edinburgh Instruments), сучасні високочутливі USB спектрофлуориметри Maya 2000 Pro and USB 2000+ES. (Ocean Optics);
  • Устаткування для нанесенння тонких плівок;
  • Поляризаційні мікроскопи (Carl Zeiss, Olympus) з високошвидкісними та високочутливими камерами;
  • Цифрові мультиметри та електрометри (Keithley), функціональні генератори (Metex, Velleman), селективні підсилювачі (Stanford Research, Unipan).

Проекти (2000- 2023).

  • “Дослідження фотоелектричних та електро-оптичних явищ у молекулярних струкутурах з просторовим впорядкуванням різної розмірності” (№ Держреєстрації 0195U014442);
  • “Дослідження процесів колективної взаємодії у молекулярних системах на основі рідких кристалів” ((№ Держреєстрації 0101U000354);
  • “Фотоелектроніка багатофункціональних молекулярних композитів” ((№ Держреєстрації 0107U002347);
  • “Дослідження екситонних та електронних процесів у молекулярних композитах” ((№ Держреєстрації 0112U0020609);
  • “Створення та дослідження нових багатофункціональних матеріалів на основі низьковимірних молекулярних кристалів” ((№ Держреєстрації 0117U002610);
  • “Novel macromolecular complexes for rapid detections of hazardous agents” (NATO Science for Peace Program, Project No SfP 984189);
  • INTAS project #30234; STCU projects #637/1, #2025/1, #3091, #5258; CRDF project #UK-P1-2598-KV-04; NSF project "Materials World Network on Chromonic Liquid Crystals".
  • Закладено основу фізики органічних напівпровідників в Україні, що започаткувало розвиток нових напрямів фотоелектроніки: електроніки органічних матеріалів та нанофотоелектроніки.
  • Експериментально підтверджено форму довгохвильової частини електронних спектрів поглинання в конденсованому середовищі як функцію енергії фотона та температури – правило Урбаха, яке є одним із основних оптичних методів дослідження динаміки елементарних збуджень у кристалах;
  • Досліджено роль екситонів у фотоелектронних явищах у молекулярних кристалах, що стало стимулом для розвитку нанофотоелектроніки;
  • Запропоновано методи рідкокристалічної термографії та клиноподібної дегідратації, що започаткувало широке вивчення рідких кристалів в Інституті фізики в цілому.
  • Було продемонстровано новий підхід до детектування та функціоналізації вуглецевих нанотрубок: іонні комплекси нанотрубок з органічним барвником з високочутливим та селективним відгуком на фотолюмінесцентний сигнал завдяки передачі збудження з барвника на трубки, що призводить до вибіркового та сильного підсилення випромінювання світла з екситонних рівнів вуглецевих нанотрубок у ближньому інфрачервоному діапазоні спектру.
  • Вперше продемонстровано формування J-агрегатів на вуглецевих нанотрубках з високоефективною передачею енергії від агрегатів до нанотрубок. Вся енергія фотонів, поглинена агрегатами, передається нанотрубкам, повністю гасячи випромінювання J-діапазону та фотосенсибілізуючи нанотрубки.
  • За допомогою лазерного пінцета 2D і 3D колоїдні кристали, що складаються з мікросфер мікрометрового розміру, були зібрані в матрицю нематичного рідкого кристала. Тривимірний кристал має тетрагональну симетрію та демонструє гігантську електрострикцію та електрообертання під впливом зовнішнього електричного поля залежно від знака діелектричної анізотропії рідкокристалічної матриці.
  • Дослідження колоїдних частинок у рідкокристалічній матриці показують, що особливі фізичні властивості рідкокристалічних фаз перетворюють броунівську динаміку колоїдних частинок на анізотропну та аномальну. Було показано, що залежні від часу флуктуації та переорієнтації молекул рідкого кристала змінюють залежність від часу середньоквадратичного зміщення, яке може зростати швидше або повільніше з часом, реалізуючи режими супер- та субдифузії, відповідно.
  • Вперше спостерігали спонтанне утворення півскірміонів. У тонкій плівці хірального рідкого кристала, залежно від експериментальних умов, включаючи товщину плівки, вони утворюють гексагональну гратку, стала якої становить кілька сотень нанометрів, або виглядають як ізольовані одиниці з топологічними дефектами, що компенсують їхній заряд. Ці півскірміони демонструють інтригуючу динамічну поведінку, зумовлену тепловими флуктуаціями.

Монографії:

  • Фізика твердого тіла (Навчальний посібник). Курик М.В., Цмоць В.М. "Вища школа". Київ, 1985, 246.
  • Структура жидких кристаллов. Готра З.Ю., Курик М.В., Микитюк В.М. "Наукова Думка". Киев, 1989, 110.
  • Электронные процессы в органических молекулярных кристаллах. Явление локализации поляризации. Курик М.В., Силиньш Э.А., Чапек В. " Зинатне ". Рига, 1988, 329.
  • Курик М.В. Людина і ультрафіолет. “Рада”, Київ. 2003. 127.
  • Голубева Н.Г., Курик М.В. Основы биоэнергоинформационной медицины . АДЕФ-Украина. Украинский институт экологии человека. Киев. 2007. 192.
  • Kurik M.V. Urbach Rule . Phys. St. Solidi (a).1971. 8 (a). 9-45.
  • Курик М.В., Лаврентович О.Д. Дефекты в жидких кристаллах: гомотопическая теория и экспериментальные исследования. Успехи физ. Наук. 1988. 154. 381-431.

Статті

  1. Kurik M.V. Urbach Rule, Phys. St. Solidi (a), 8 (a), 9-45 (1971).
  2. Z.Yu. Gotra, M.V. Kurik, V.M. Mykytyuk. Structure of liquid crystals. (Kyiv, 1989, in Ukrainian).
  3. M.V. Kurik, E.A. Silinsh, V. Chapek. Electronic processes in organic molecular crystals. Phenomenon of polarization localization. (Riga, 1988, in Russian).
  4. M.V. Kurik, O.D. Lavrentovich. Defects in liquid crystals: homotopy theory and experimental study. Uspekhi Fiz. Nauk, vol. 154, p. 381 (1988).
  5. M.V.Kurik, Yu.P.Piryatinski, Photogeneration and charge carriers transport in pentacene crystals at low temperatures, Ukr.J.Phys, vol.38, N1, c.70 (1993).
  6. A.B.Nych, U.M.Ognysta, V.M.Pergamenshchik, B.I.Lev, V.G.Nazarenko, I.Musevic, M.Skarabot, and O.D. Lavrentovich, Coexistence of Two Colloidal Crystals at the Nematic Liquid Crystal – Air Interface, Phys. Rev. Lett. 98. 057801 (2007).
  7. A. Nych,U. Ognysta,M. Škarabot,M. Ravnik,S. Žumer& I. Muševič, Assembly and control of 3D nematic dipolar colloidal crystals, Nature Communications, vol.4, Art. No: 1489 (2013).
  8. T.Turiv, I.Lazo,A.Brodin, B.I.Lev, V.Reiffenrath, V.G.Nazarenko, O.D.Lavrentovich, Effect of Collective Molecular Reorientations on Brownian Motion of Colloids in Nematic Liquid Crystal, Science, Vol. 342, no. 6164, pp. 1351-1354 (2013).
  9. Lutsyk, R. Arif, J. Hruby, A. Bukivskyi, O. Vinijchuk, M. Shandura, V. Yakubovskyi, Yu. Kovtun, G.A. Rance, M. Fay, Y. Piryatinski, O. Kachkovsky, A Verbitsky, and A. Rozhin. A Sensing Mechanism For The Detection Of Carbon Nanotubes Using Selective Photoluminescent Probes Based On Ionic Complexes With Organic Dyes, Light: Science & Applications (Nature Publ.Group) 5, e16028 (2016).
  10. Petro Lutsyk, Yuri Piryatinski, Mohammed AlAraimi, Raz Arif, Mykola Shandura, Oleksiy Kachkovsky, Anatoli Verbitsky, and Aleksey Rozhin, Emergence Of Additional Visible Range Photoluminescence Due To Aggregation Of Cyanine Dye - Astraphloxin On Carbon Nanotubes Dispersed With Anionic Surfactant, J. Phys. Chem. C, 120 (36), pp 20378–20386 (2016).
  11. Mohammed Al Araimi, Petro Lutsyk, Anatoly Verbitsky, Yuri Piryatinski, Mykola Shandura and Aleksey Rozhin, A dioxaborine cyanine dye as a photoluminescence probe for sensing carbon nanotubes, Beilstein J. Nanotechnol. 7, 1991–1999 (2016).
  12. Andriy Nych, Jun-ichi Fukuda, Uliana Ognysta, Slobodan Žumer, Igor Muševič, Spontaneous formation and dynamics of half-skyrmions in a chiral liquid-crystal film, Nature Physics, V.13, Issue 12, P.1215 (2017).
  13. Fukuda, J.-I., Nych, A., Ognysta, U., Zumer, S., Muševic, I. Liquid-crystalline half-Skyrmion lattice spotted by Kossel diagrams, Scientific Reports, V. 8, 17234 (2018).
  14. Yu.P. Piryatinski, A.B. Verbitsky, A. Dmytruk, M.B. Malynovskyi, P.M. Lutsyk, A.G. Rozhin, O.D. Kachkovsky, Ya.O. Prostota, V.V. Kurdyukov, Excited State Relaxation in Cationic Pentamethine Cyanines Studied by Time-Resolved Spectroscopy, Dyes and Pigments, v. 193, p.109539 (2021).
  15. J. Pišljar, S. Ghosh, S. Turlapati, N. Rao, M. Škarabot, A. Mertelj, A. Petelin, A. Nych, M. Marinčič, A. Pusovnik, M. Ravnik, I. Muševič, Blue phase III: Topological fluid of skyrmions, Physical Review X, v.12, N 1, p. 011003 (2022).
  • Співробітники відділу молекулярної фотоелектроніки в 1990 році.

  • Колишні співробітники відділу Проф.М.В.Курик (1939-2017) та ст.наук.співроб.Я.І. Верцімаха (1940-2017).

  • Ст.наук.співробітники А.Б.Нич та У.М.Огниста.

  • Старший науковий співробітник, кандидат фізико-математичних наук Манжара В.С.
    біля установки для спектральних досліджень.

  • Прихотько А.Ф. та Пирятинський Ю.П

  • Співробітники відділу молекулярної фотоелектроніки у 2018 році.

  • Провідний науковий співробітник Ю.П.Пирятинський.

  • Старший науковий співробітник Д-р фіз.-мат. Наук О.В.Ковальчук.

  • Старший науковий співробітник канд. фіз.-мат. Наук О.П.Бойко.