Биофизические характеристики и фотоника биоминеральных и биомиметических нанокомпозитных структур и материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, доктор физико-математических наук Вознесенский, Сергей Серафимович

• Вознесенский, Сергей Серафимович
• доктор физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Вознесенский, Сергей Серафимович

Введение.

Глава 1 Биоминерализация - природный механизм нанотехнологий.

1.1 Основные принципы построения и моделирования биоминеральных структур.

1.2 Спикулы морских стеклянных губок как прототип новых нанокомпозитных структур и материалов.

1.3 Гипотезы о механизмах формирования спикул и скелета стеклянных губок.

Выводы к главе.

Глава 2. Связь морфологии и физико-химического состава со свойствами спикул морских стеклянных губок.

2.1. Выбор материала для исследований.

2.2. Особенности морфологии исследованных спикул морских стеклянных губок.

2.2.1. Морфологические особенности губок Pheronema raphanus и Pheronema sp.

Amphidiscosida, Hexactinellida).

2.2.2 Морфологические особенности губок Hyalonema sieboldy, Hyalonema (Corynonema) populiferum и Sericolophns hawaiicus (Amphidiscosida, Hexactinellida).

2.3. Нано- и микроструктурное строение спикул морских стеклянных губок.

2.4 Состав и распределение химических элементов в спикулах и их связь с физическими свойствами и функциональным назначением спикул морских стеклянных губок.

2.5 Степень гидратированности диоксида кремния в спикулах морских стеклянных

• губок и ее влияние на их структурные и физико-химические свойства.

Выводы к главе.

Глава 3 Фотоника природных биоминералов.

3.1 Введение.

3.2 Оптические свойства спикул стеклянных губок.

3.3 Спектры флуоресценции спикул морских стеклянных губок.

3.4 Волноводные свойства спикул морских стеклянных губок.

3.4.1 Модовая структура распространяющегося в спикулах излучения.

3.4.2 Брэгговские моды.

3.4.3 Распространяющиеся моды.

3.5 Распространение сверхкоротких импульсов в спикулах морских стеклянных губок.

3.6 Роль оптических свойств спикул морских стеклянных губок в системе их жизнеобеспечения.

Выводы к главе.

Глава 4. Физико-химические механизмы формирования биомиметических нанокомпозитных структур и материалов.

4.1 Гибридные органо-силикатные материалы в нелинейной оптике и фотонике.

4.2 Направления биомиметического моделирования природных биосиликатов.

4.2.1 Материалы, получаемые прямым биоорганическим синтезом с использованием активных белков.

4.2.2 Многослойные нанокомпозитные материалы на основе самоорганизации функциональных полимеров и неорганических наночастиц.

4.2.3 Гибридные силикатные нанокомпозитные материалы на основе биополимерной матрицы.

4.3 Исследование оптических и нелинейно-оптических свойств гибридных силикатных нанокомпозитных материалов на основе биополимерной матрицы.

4.4 Гибридные структуры на основе органо-неорганических гетерогенных жидкофазных нанокомпозитов.

4.4.1 Нелинейно-оптические свойства органо-неорганических гетерогенных жидкофазных нанокомпозитов.

4.4.2 Коллинеарное взаимодействие световых пучков в ГЖНК.

Выводы к главе.

Глава 5 Оптоволоконная погружная программно-аппаратная система оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона.

5.1 Задачи и методы оперативного мониторинга водных экосистем.

5.2 Принципы построения оптоволоконной погружной программно-аппаратной системы оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона.

5.3 Практическая реализация оптоволоконной погружной программно-аппаратной системы оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона.

Выводы к главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биофизические характеристики и фотоника биоминеральных и биомиметических нанокомпозитных структур и материалов»

Возможности использования оптического излучения для передачи и обработки все возрастающих объемов информации стимулируют поиск принципиально новых технологий и материалов для создания элементной базы систем связи, генерации и детектирования излучения и оптоэлектронных компьютеров.

Уникальные свойства биологических материалов, синтезируемых живой Природой, всегда привлекали внимание людей с точки зрения их практического использования. Различного рода белки-коллагены издавна используются при приготовлении еды, белок куриных яиц до изобретения цемента добавлялся в различные строительные растворы, в настоящее время полисахаридные структуры, такие как целлюлоза и хитозан, имеют широчайший спектр практических применений, биополимер: натуральный шелк, более тысячи лет используется человеком. И этот ряд примеров может быть продолжен. Появившиеся два десятилетия назад возможности исследования материалов и структур на микро- и наноуровне позволили с принципиально новых позиций объяснить причины уникальности свойств биоматериалов.

Подавляющее большинство опорно-двигательных и защитных структур живых организмов построено на основе биоминеральных материалов, которые являются сложными композитными веществами. Это костная ткань, рога, зубы животных, раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, спикулы морских губок и т.п. В их состав входят две основные компоненты: органическая и минеральная, взаимосвязь которых обеспечивает структурированность биологических композитов на нано- микро- и макроуровнях, что в сочетании обеспечивает уникальные характеристики живых систем на их основе, которые, представляют значительный интерес для моделирования при создании новых материалов. В [1] систематизированы и выделены основные строительные блоки, составляющие микро- и наноуровень биологических материалов. Это молекулярные единицы (аминокислоты), белки коллаген, кератин, эластин и т.д.), полисахариды (хитозан, альгинат натрия, гиалуронат натрия и т.д.) и минералы, связанные с органической матрицей в биоминеральные композитные структуры [2-6]. Условия- формирования природных биоминералов; уникальные структурные и механические, свойства, представляют значительный интерес для- моделирования их свойств при создании новых материалов. Поэтому они являются предметом- активных междисциплинарных исследований, объединенных бурно развивающимся, направлением материаловедения называемым биомиметика, [7]. Наибольшее количество исследований биоминеральных структур связано с изучением их химических, биохимических и механических свойств. По этим вопросам опубликовано большое количество статей, обзоров [1,8-19] и книг [20-41]. Сравнительно недавнее обнаружение уникальных оптических свойств природных биосиликатов [42,43] инициировало интерес, к данным, структурам исследователей в области волоконной и нелинейной оптики, кроме того, к настоящему времени исследователями выделены разнообразные природные материалы с фотонно-кристаллическими свойствами [7,44-49], среди которых значится благородный опал.

Ярким примером организмов, в основе метаболизма которых лежит процесс биоминерализации, служат морские стеклянные губки [50-56], спикулы которых являются одним из примеров структурированных биоминералов. Прозрачность мегасклер морских стеклянных губок класса НехасНпеШс1а, отдельные виды которых имеют диаметр от 10 мкм до 30* мм и длину от миллиметров до нескольких метров, инициировала интерес к исследованиям их оптических свойств. В работах [42,43,57-59] было показано, что спикулы некоторых видов морских стеклянных губок способны проводить световое излучение. Однако до сих пор не было объяснено влияние структурной организации и химического состава спикул морских стеклянных губок на их оптические свойства и спектрально-селективные характеристики. Поэтому проведение системных исследований оптических и нелинейно-оптических свойств спикул морских стеклянных губок является весьма актуальной задачей в общей системе исследований биоминеральных структур.

Уникальные оптические свойства спикул морских стеклянных губок безусловно заставляют задуматься об их роли в системе их жизнеобеспечения. В работах [60,61] была высказана гипотеза о наличии фоторецепторной системы у некоторых губок. Однако проблемы функционирования спикул в системе жизнеобеспечения губок, а также целесообразности оптической прозрачности спикул остались нерешенными.

Развитие химии синтеза разнообразных веществ, которые не встречаются в природе, позволило развить рынок пластмасс, синтетических волокон и синтетического каучука. Однако современные технологии пока не достигли уровня тонко настроенного синтеза материалов живыми организмами. Спикулы морских стеклянных губок являются ярким представителем гибридных нанокомпозитных биоматериалов, обладающих уникальными нелинейно-оптическими свойствами. Биомиметическое моделирование этих свойств способно дать новый импульс в создании низкотемпературных технологий получения новых оптических материалов. Поскольку развивающиеся биомиметические технологии предлагают все новые и новые подходы к созданию наноструктурированных сред, основанных на копировании процессов создания природных биоминералов, то весьма актуальной задачей является выделение и исследование основных направлений их биомиметического моделирования.

Начало XXI века проходит под знаком развития нанотехнологий: создаются новые материалы и принципиально новые изделия из них, совершенствуются вычислительные и информационные системы, развиваются технологии биочипов, нанокатализаторов, медицина преобразуется в биомедицину и т.д. Все это привело к тому, что все большее число исследований в области нанотехнологий носит междисциплинарный характер. Анализ текущего состояния нанотехнологий позволяет выделить ряд важнейших направлений, связанных как с исследовательской деятельностью в различных областях науки, так и с разработкой конкретных устройств, среди которых наиболее актуальны задачи разработки систем нанофотоники, молекулярной электроники, нанопозиционирования, нанометрологии, на основе создания принципиально новых конструкционных материалов и нанокомпозитов. В частности, в области нанофотоники, все большее внимание начинают привлекать такие объекты, как фотонные кристаллы и нанофазные материалы, с помощью которых можно создавать объемные среды.и планарные наноструктуры с уникальными физическими характеристиками.

Одной из современных задач нелинейной оптики является изучение влияния сверхкоротких импульсов (СКИ) на различные среды, открывшее явление генерации суперконтинуума, которое привело к революционным достижениям в области лазерной спектроскопии, в изучении оптики сверхкоротких импульсов, квантовой оптики и лазерной биомедицины. Впервые об этом явлении было сообщено в [62,63]. При интенсивности лазерного излучения в образце порядка 1ГВт/см2 наблюдалась генерация излучения в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм. По своей спектрально-угловой яркости и интенсивности генерируемый белый свет в миллионы раз превосходил естественный белый свет. Последовавшие затем экспериментальные исследования показали возможность генерации суперконтинуума в материалах различной природы и структуры, включая материалы в твердотельной фазе, органические и неорганические жидкости, газовые среды. Начиная с конца 1980-х годов генерация суперконтинуума применяется в методах по формированию сверхкоротких импульсов [64] и используется для создания интенсивных когерентных источников излучения [65] в различных частотных диапазонах, в том числе в терагерцовом диапазоне. Также были приняты успешные попытки генерации белого света в волноводном режиме [66]. Это было осуществлено в 1999 году компанией Lucent Technologies, которая разработала микроструктурированное оптоволокно на основе кварца для генерации суперконтинуума.

Источники интенсивного когерентного излучения со спектром суперконтинуума имеют огромные перспективы при создании систем сверхплотной передачи информации [67]. Наряду с этим; недавние исследования в Пенсильванском университете позволили, на базе так называемого белого лазера создать оптический^ пинцет [68], который успешно ловит,, удерживает и передвигает микроскопические предметы,, и, в перспективе, может классифицировать их методом лазерной спектроскопии. С помощью этого пинцета можно будет определять размеры, форму, показатель преломления и химический состав интересующего микрообъекта. Помимо этого использование белого лазера в конфокальном микроскопе позволило создать аппарат для скоростной съемки (десятые доли секунды для: создания одного кадра) наблюдаемых объектов с сохранением такой же высокой четкости изображения, как и в обычных приборах, затрачивающих на создание одного кадра более секунды. В новейших системах оптической метрологии, основанных на использовании частотных гребенок, измерений фундаментальных физических величин и создания современных схем оптических часов, также используется эффект суперконтинуума, генерируемого в микроструктурированных волокнах [69].

Таким образом, явление суперконтинуума, является широко востребованным для практического использования и представляет большой интерес для последующего изучения. Но для его стабильной генерации с необходимыми физическими параметрами нужны соответствующие среды, отвечающие условиям надежности и простоты изготовления. К настоящему времени, за счет использования методов нанолитографии, сканирующей туннельной микроскопии и методов создания микроструктурированных световодов, удалось добиться значительных результатов в технологии создания различных фотонных сред. При этом наблюдается опережающий ход исследований и развитием технологий создания 2-0-фотонных кристаллов, на основе которых можно создавать волоконные световоды нового типа. Такие фотонные кристаллы или микроструктурированные волоконные световоды составляются либо из спеченных стеклянных нитей, центральная из которых — пустотелая, либо включают плотную сердцевину, окруженную множеством заполненных воздухом микроскопических каналов круглой формы. С помощью этих двух базовых способов создания фотонно-кристаллических волоконных световодов! можно получить ряд интересных оптических свойств, включая уникальные дисперсионные характеристики и модовые свойства световодов. Однако существенной проблемой продолжает оставаться технологическая трудность производства таких структур, а также низкая механическая прочность производимых волокон. Поэтому поиск направлений совершенствования технологий получения фотонных кристаллов, одним из которых, по-видимому, может явиться замена дискретного набора воздушных или диэлектрических каналов на систему аксиальных периодически чередующихся слоев с наноразмерными толщинами; по аналогии с брэгговскими световодами [70], по-прежнему остается актуальным.

Создание нанофазных материалов, исследование их свойств и разработка на их основе новых технологий применительно к фотонным и электронным приборам для современной науки и техники является одним из важнейших направлений. Структуры на основе нанофазных материалов могут быть объемными, планарными. Основой нанофазных материалов могут быть как наночастицы различной природы, так и молекулярные нанокластеры, которые внедряются в структурообразующие матрицы различной- природы: органические полимеры [71-73], жидкости [74-76], биополимеры [77-89]. Нанокластеры или квантовые точки, полученные методом наносборки или самоорганизации в процессе роста, обладают рядом свойств, делающими их чрезвычайно привлекательными для использования в качестве активной среды полупроводниковой микроэлектроники, квантовой и оптической электроники. Наночастицы и нанокластеры, как основной элемент нанофазных материалов, представляют собой новый объект исследования, который занимает место между молекулярными кластерными соединениями и традиционными ультрадисперсными порошковыми материалами.

Наиболее интенсивные исследования в области нанофазных композитных структур связаны с нанофазными средами с металлическими частицами или частицами из металлополимеров на основе Со, Бе, N1 и др., которые позволяют создавать адаптируемые к параметрам внешней среды материалы, с заранее заданными свойствами [74,75,90]. Среди гибридных органо-неорганических композитов особо выделяются гетерогенные жидкофазные нанокомпозиты (ГЖНК) на основе жидкой органической матрицы и включенных в неё полупроводниковых, металлических или сложных структурированных наночастиц, имеющих ядро и оболочку (оболочки) с разными электрическими свойствами [74-76]. Это связанно с тем, что нанокомпозиты, созданные на основе наночастиц полупроводниковых и диэлектрических материалов обладают большим нелинейно-оптическим откликом в ближнем инфракрасном и видимом диапазоне волн света, что представляет значительный интерес для создания устройств управления излучением в оптических информационных системах. Нелинейно-оптические свойства таких материалов непосредственно связаны с физическими процессами, происходящими в них под действием излучения и зависят от электронной структуры наночастиц [90]. Так, в металлических и диэлектрических наночастицах, имеющих металлическую оболочку, в условиях плазмонного резонанса [74,76] возможно увеличение эффективной нелинейности среды нанокомпозита и снижение энергетического порога возникновения нелинейного отклика. Низкопороговый нелинейно-оптический отклик в области видимого и ближнего ИК диапазонов излучения возникает и в случае широкозонных полупроводниковых наночастиц. Например, в работе [75] показано, что для массива наночастиц ТЮ2, находящегося в диэлектрической прозрачной жидкой матрице, порог нелинейно-оптического отклика при длине волны излучения А,=530 нм и л длительности импульса 10 нсек не превышает 0,15 нДж/см , а при А,=1060 нм -0,1 нДж/см2. Нелинейно-оптические свойства нанокомпозитов на основе диэлектрических наночастиц, объемные образцы из материала которых имеют большую ширину запрещенной зоны, исследовались в меньшей степени. Это связано, по-видимому, с тем, что большая величина запрещенной зоны давала основания предполагать, что нелинейный отклик среды нанокомпозита будет возникать в ультрафиолетовом диапазоне излучения. Однако в работе [75] указывается на то, что ГЖНК на основе диэлектрических наночастиц могут обладать низкопороговым нелинейным оптическим откликом на внешнее, как импульсное, так и непрерывное излучение в видимом и ближнем ИК диапазонах. Поэтому вопросы исследования ГЖНК на основе диэлектрических наночастиц представляют большой научный и практический интерес.

Исследования биологических объектов, особенно морских организмов и водных экосистем, во многом опираются на использование оптических методов, в частности, лазерно-индуцированной спектрометрии (ЛИС) и флуориметрии (ЛИФ)- [91]. Особенно актуальными такие исследования стали после выявления прямой зависимости биологической продуктивности морей и Океана от содержания в воде фитопланктона и его состояния [92]. Различают лидарные [93], прокачиваемые и погружные [94] лазерные флуориметры. В тех случаях, когда требуется выполнять измерения с высокой точностью и с большим пространственным разрешением, в том числе делать точечные замеры, погружным флуориметрам нет альтернативы. Существующие в настоящее время системы [94] узко специализированы, а современные исследования требуют наличия информации о состоянии фитопланктона в конкретной точке моря и его распределения по глубине, гибкости в возможности использования различных сочетаний исследовательского оборудования и систем обработки получаемой информации. Поэтому разработка систем исследования состояния водных экосистем является одной из актуальных задач биологии моря.

Овладение механизмами природной биоминерализации открывает широкие перспективы для развития технологий создания новых материалов для фотоники и наноэлектроники, что напрямую связано с получением детальной информации о тонком строении живой материи в ее разнообразных формах. Значительную роль в решении последней проблемы способны сыграть оптические методы исследования объектов живой материи, основанные на изучении процессов» линейного и нелинейного взаимодействия лазерного излучения с ними. Поэтому изучение механизмов образования* биоминеральных структур и и их связи с функционированием живых организмов является актуальной; задачей для? развития процессов? биомиметического синтеза различных функциональных материалов и построения новых, не имеющих в настоящее время аналогов, технических и технологических систем;

Учитывая все возрастающий интерес к биоминеральным структурам, целью настоящей диссертационной работы является комплексное исследование биофизических и оптических характеристик природных биоминералов, направленное на поиск путей их биомиметического моделирования; имеющее существенное значение для развития технологий получения: новых. биомиметических нанокомпозитных структур и материалов с заданными свойствами <и характеристиками.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

1. Исследование основных принципов построения и формирования природных биоминеральных структур как прототипов новых нанокомпозитных структур и материалов;

21 Исследование: связи особенностей морфологии, физико-химического состава, нано- и микроструктурного строения^ природных биоминералов -спикул морских стеклянных губок, с их физическими характеристиками и функциональным назначением.

3. Исследование оптических характеристик материала спикул морских стеклянных губок.

4; Исследование волноводных свойств спикул морских стеклянных губок и модовой структуры распространяющегося в спикулах излучения.

5. Исследование распространения сверхкоротких импульсов и ¡генерации спектра суперконтинуума в спикулах морских стеклянных губок.

6. Исследование роли оптических свойств спикул морских стеклянных губок в системе их жизнеобеспечения.

7. Исследование физико-химических механизмов формирования1 биомиметических нанокомпозитных структур и материалов и направлений биомиметического моделирования, природных биосиликатов.

8. Исследование нелинейно-оптических характеристик гибридных силикатных биомиметических материалов и процессов распространения в них сверхкоротких лазерных импульсов.

9. Исследование нелинейно-оптических характеристик органо-неорганических гетерогенных жидкофазных нанокомпозитов (ГЖНК) и процесса коллинеарного взаимодействия в них световых пучков.

10. Создание системы оперативного мониторинга состояния водных экосистем.

На защиту выносятся следующие результаты, впервые полученные в настоящей работе.

1. Результаты комплексных исследований морфологии, физико-химического состава, нано- и микроструктурного строения спикул морских стеклянных губок Pheronema raphanus, Pheronema sp., Hyalonema sieboldy, Hyalonema (Coiynonema) populiferum и Sericolophus hawaiicus (Amphidiscosida, Hexactinellida) и их связи с физическими характеристиками и функциональным назначением в системе жизнеобеспечения губок.

2. Результаты исследований волноводных свойств спикул морских стеклянных губок и впервые полученное доказательство того, что спикулы морских стеклянных губок являются новым типом природных фотонных кристаллов.

3. Впервые полученные результаты экспериментальных исследований распространения сверхкоротких импульсов (СКИ) в спикулах морских стеклянных губок и доказательства возможности формирования спикулами спектра суперконтинуума при невысоких значениях энергии входного импульса.

4. Результаты исследований< особенностей морфологии» и оптических характеристик спикул морских стеклянных губок, а также состава фототрофных симбионтов губок, на основании которых впервые приведены* доказательства в пользу гипотезы о роли оптических свойств спикул стеклянных губок Ркегопета гаркапш в системе их жизнеобеспечения.

5. Результаты исследования природных биосиликатов и направления их биомиметического моделирования с целью, получения гибридных органо-неорганических материалов с нелинейно-оптическими характеристиками.

6. Впервые полученные результаты экспериментов по распространению сверхкоротких импульсов и генерации спектра суперконтинуума в гибридных биосиликатных биомиметических материалах.

7. Впервые полученные доказательства возможности управления интенсивностью проходящего через органо-неорганические ГЖНК излучения, основанного на принципах низкопорогового нелинейно-оптического коллинеарного взаимодействия световых пучков в ГЖНК.

8. Созданная и защищенная патентами новая программно-аппаратная система оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона.

Научная и практическая значимость диссертации заключается в том, что представленные в работе исследования природных биосиликатов закладывают фундамент для создания биомиметических нанокомпозитных структур и материалов с заданными оптическими и нелинейно-оптическими характеристиками.

Решения, найденные в результате выполненных исследований, позволяют:

- оценить связь физико-химических свойств материала спикул с функциональным назначением в системе жизнеобеспечения морских стеклянных губок;

- получить доказательства в пользу гипотезы о роли оптических свойств спикул морских стеклянных губок в системе их жизнеобеспечения;

- используя принцип иерархического структурирования на нано- и микроуровнях обеспечить возможность создания уникальных композиционных оптических материалов;

- усовершенствовать технологию получения волоконно-оптических фотонных кристаллов, путем замены дискретного набора воздушных или диэлектрических каналов на систему аксиальных периодически чередующихся слоев с наноразмерными толщинами, по аналогии с брэгговскими световодами;

- снизить порог и длину взимодействия при генерации1 спектра суперконтинуума за счет использования нелинейно-оптических гибридных силикатных биомиметических материалов;

- заложить основы разработки низкопороговых устройств управления интенсивностью излучения, основанных на принципах нелинейно-оптического коллинеарного взаимодействия световых пучков в гетерофазных диэлектрических нанокомпозитах.

В процессе выполнения работы создан экспериментальный макет устройства управления интенсивностью проходящего через нанокомпозиты излучения, основанный на принципах низкопорогового нелинейно-оптического коллинеарного взаимодействия световых пучков в ГЖНК. Создана экспериментальная установка на основе фемтосекундного лазера для проведения экспериментов по распространению сверхкоротких импульсов и генерации спектра суперконтинуум а в природных и синтетических биоминеральных материалах. Создан действующий образец бортовой судовой программно-аппаратной системы оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона.

Результаты, полученные в диссертационной работе, могут найти применение:

- при разработке устройств управления излучением в. оптических информационных и вычислительных системах;

- в технологиях создания принципиально новых конструкционных материалов и нанокомпозитов с заданными свойствами;

- при создании высокочувствительных сенсоров различного назначения;

- при разработке технологий получения материалов и устройств в полупроводниковой микроэлектронике, квантовой и оптической электронике на основе использования методов самоорганизации.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 16th и 17th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology" (Владивосток, 2008, Минск, Беларусь, 2009), Asia-Pacific Conference "Fundamental problems of Opto- and Microelectronics", APCOM-2009 (Владивосток, 2009), 5th International Symposium "Modern Problem of Laser Physics", MPLP'2008 (Новосибирск, 2008), 10th Sino-Russian Symposium for New Materials and Technologies, (КНР, 2009), Research Promotion Workshop "NANO, BIO, Environmental", (Тохоку, Япония,

2009), 17th и 18th International Conference of Advanced Laser Technologies (ALT'09) (Анталья, Турция, 2009, Эгмонд, Нидерланды, 2010), International Conference Marine biodiversity of East Asian Seas: Status, Challenges and Sustainable development, (Ня Чанг, Вьетнам, 2010), Международной Чугаевской конференции по координационной химии. (Санкт-Петербург. 2009), Международной научно-технической конференции "Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ'10)" (Санкт-Петербург, 2010), 10th International Symposium on Advanced Organic Photonics (ISAOP-IO) и 1st International Symposium on Super-hybrid Materials (ISSM-1) (Токио, Япония,

2010), European Optical Society Annual Meeting 2010 (EOSAM 2010), (Париж, Франция, 2010), Всероссийских симпозиумах по когерентному оптическому излучению полупроводниковых соединений и структур. (Звенигород, 2007, 2008), XIV Научной школе "Нелинейные волны" (Нижний Новгород, 2008), Азиатской школе-конференция физики наноструктур и наноматериалов (ASCO PNN-2010) (Владивосток, 2010), XII Межрегиональной конференции молодых ученых по физике полупроводниковых диэлектрических и магнитных материалов (ПДММ-2009) (Владивосток, 2009), а также на региональных научных семинарах и конференциях проводимых во Владивостоке на базе ДВО РАН и вузов.

Работа проводилась при поддержке ряда Российских фондов и организаций: РФФИ, Министерства науки и образования РФ, ДВО РАН, ОФН РАН, Совета при Президенте РФ по поддержке научных школ.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов по лазерной физике, квантовой и оптической электронике в Морском государственном университете им. Г.И.Невельского (г. Владивосток), а также при выполнении научно-исследовательских работ Института химии ДВО РАН и Института биологии моря ДВО РАН.

Акт внедрения приведен в Приложении.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 57 печатных работ [131,135,143,170,177-191,205-208,226,227,287-294,297-303,310-324], в том числе 23 статьи в отечественных и зарубежных изданиях (15 из которых входят в Перечень ВАК РФ), 1 монография, 2 главы в международных монографиях, получено 3 патента РФ.

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает персональный вклад автора в опубликованные работы. На начальном этапе диссертационной работы постановка задачи осуществлялась совместно с доктором физико-математических наук, членом-корреспондентом РАН, профессором Ю.Н.Кульчиным. Ряд работ выполнен в соавторстве с сотрудниками Института биологии моря ДВО РАН (группа д.б.н., профессора А.Л. Дроздова), Института химии ДВО РАН (группы, чл.-корреспондента РАН Ю.А. Щипунова, чл.-корреспондента РАН В.А. Авраменко и д.х.н., профессора C.B. Гнеденкова), Института лазерной физики СО' РАН' (академиком С.Н. Багаевым, д.ф.-м.н. Е.В. Пестряковым, д.ф.-м.н. В.И. Труновым); ОАО НЛП «Инжект» (Саратов) (Г.Т. Микаэляном) и Института автоматики и процессов управления ДВО РАН. В коллективной монографии [323] лично автором написаны главы 1, 2, 3.1, 3.5 и 4.1.

Под руководством и непосредственном участии автора диссертации выполнен комплекс экспериментальных исследований морфологии, физико-химического состава, нано- и микроструктурного строения спикул ряда морских стеклянных губок, в том числе, впервые для губок Ph. raphanus, Pheronema sp. Автором установлена их связь, с физическими свойствами и функциональным назначением в системе жизнеобеспечения морских стеклянных губок.

Автором впервые, на основании выполненного комплекса экспериментальных исследований морфологии и оптических свойств спикул морских стеклянных губок, приведены доказательства в пользу гипотезы о роли оптических свойств спикул морских стеклянных губок Ph: raphanus в системе их жизнеобеспечения.

Автором впервые проведены исследования волноводных свойств спикул морских стеклянных губок Ph. raphanus, Pheronema sp., H. populiferum и S. hawaiiens и модовой структуры распространяющегося в спикулах излучения. Автором сформулирована постановка задачи, дано теоретическое объяснение.

Автором, в составе творческого коллектива, доказано,, что спикулы морских стеклянных губок являются новым типом природных фотонных кристаллов, а также возможность формирования спикулами спектра суперконтинуума при невысоких значениях энергии входного импульса.

Автором впервые представлено обобщение физико-химических механизмов формирования биомиметических нанокомпозитных структур и материалов. Сформулированы направления биомиметического моделирования-природных биосиликатов. Обобщены результаты экспериментов по распространению сверхкоротких импульсов и генерации спектра суперконтинуума в гибридных силикатных биомиметических материалах.

Автор принял непосредственное участие в постановке, задач экспериментальных исследований, доказывающих возможность управления интенсивностью проходящего через органо-неорганические гетерогенные нанокомпозиты излучения, основанного на принципах низкопорогового нелинейно-оптического коллинеарного взаимодействия световых пучков.

Под руководством и> при непосредственном участии автора разработана и испытана оптоволоконная бортовая- судовая программно-аппаратная система оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона. Автором предложена схема прибора и ряд защищенных патентами конструктивных решений.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 324 наименований, включая работы автора. Работа содержит 123 рисунка, 15 таблиц; полный объем работы, включая приложения, 288 страниц.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Вознесенский, Сергей Серафимович

Основные результаты настоящей работы подробно отражены в заключениях к главам, а наиболее существенные из них сводятся к следующему:

1. Впервые для морских стеклянных губок Рк. гаркапт и Ркегопета яр. выполнены комплексные исследования особенностей морфологии, физико-химического состава, нано- и микроструктурного строения спикул и их связи с физическими свойствами и функциональным назначением в системе жизнеобеспечения.

2. Проведено количественное измерение степени гидратированности диоксида кремния спикул морских стеклянных губок. Впервые доказана связь распределения ионов калия и натрия в спикулах морских стеклянных губок со степенью гидратированности диоксида кремния, а также физическими свойствами материала спикул.

3. Впервые произведена оценка связи функциональных особенностей спикул морских стеклянных губок и их физико-химических характеристик и установлена зависимость фазового состава материала спикул от их функционального назначения и видовой принадлежности.

4. Впервые проведены комплексные исследования оптических и нелинейно-оптических свойств спикул морских стеклянных губок Ph. raphanus, Pheronema sp., H. sieboldy, H. populiferum и S. hawaiiens (Amphidiscosida, Hexactinellida).

5. Определена модовая структура распространяющегося в спикулах излучения. Впервые доказано, что спикулы морских стеклянных губок обладают свойствами брэгговских оптических волноводов. Впервые доказано, что спикулы морских стеклянных губок являются новым видом природных одномерных фотонных кристаллов.

6. Впервые проведены комплексные исследования процессов распространения фемтосекундных СКИ в спикулах морских стеклянных губок. Впервые экспериментально обнаружено явление самофокусировки с образованием "горячих зон" в поперечном распределении интенсивности прошедших спикулу СКИ.

7. Впервые доказана возможность формирования в материале спикул суперконтинуума в спектре выходного излучения. Установлено, что наиболее эффективный режим волноводного распространения СКИ наблюдается в образцах спикул губки S. hawaiieus.

8. Сформулирована гипотеза о наличии фоторецепторной системы у губки Рк. гаркапт и важной роли фотосинтетически активных симбионтов глубоководных губок в их энергетическом балансе. Впервые доказано, что основными симбионтами морской стеклянной губки Рк. гаркапт являются фотосинтезирующие цианобактерии, а также диатомовые водоросли и радиолярии. Впервые получены экспериментальные данные, дающие серьезные аргументы в пользу высказанной гипотезы, а также позволяющие по-новому взглянуть на функциональное назначение спикул губок и на вопросы распространения видов губок в океане.

9. Определены основные направления биомиметического моделирования спикул морских стеклянных губок.

10. Впервые исследованы нелинейно-оптические характеристики биомиметических нанокомпозитных материалов на основе силикатов и макромолекул полисахаридов, получаемых по золь-гель технологии, на основе кремний-содержащего прекурсора тетракис(2-гидроксиэтил)ортосиликата и полисахаридов: альгината и гиалуроната натрия, и произведена оценка влияния концентрация полисахаридов и степени их гидратированности на оптические характеристики получаемого материала. Показано, что нелинейный показатель преломления полученных материалов 29 10"14 см2/Вт, что почти на три порядка выше, чем у плавленого кварца, а пороги самофокусировки и генерации спектра суперконтинуума значительно ниже. Установлено, что формирование филаментов и конического излучения спектра суперконтинуума в материалах на основе гиалуроната натрия наблюдается при длине взаимодействия 1 мм.

11. Впервые исследованы нелинейно-оптические свойства органо-неорганических гетерогенных жидкофазных нанокомпозитов на основе органической матрицы с диэлектрическими наночастицами. Показано, что ГЖНК на основе широкозонных диэлектрических наночастиц корунда в органической матрице, имеющей нелинейные оптические характеристики, обладают низкопороговым нелинейным оптическим откликом на внешнее излучение в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра, выражающимся как в ограничении мощности проходящего излучения, так и в просветлении среды.

12. Впервые доказано, что в случае совместного распространения коллинеарных световых лучей с разными длинами волн в ГЖНК на основе органической матрицы, излучение одной частоты оказывает существенное влияние на оптические характеристики ГЖНК для излучения другой частоты. Для используемых интенсивностей модулируемого и управляющего коллинеарных световых лучей достигнутая величина модуляции составила 10 дБ.

13. Спроектирована и испытана принципиально новая бортовая судовая программно-аппаратная система оперативного мониторинга состояния водных экосистем и определения характеристик фитопланктона, позволяющая в реальном времени выполнять как непрерывные, так и эпизодические измерения концентрации растворенных органических веществ и хлорофилла А в морской воде, солености и температуры воды, в диапазоне глубин от 0 до 100 м.

В заключение хочу выразить свою самую глубокую благодарность и искреннюю признательность моему научному консультанту члену-корреспонденту РАН, д.ф.-м.н., профессору Кульчину Юрию Николаевичу за его постоянное внимание, помощь и поддержку, ценные советы и обсуждения, что определили успех настоящей работы.

Я глубоко благодарен руководителю лаборатории сорбционных процессов Института химии ДВО РАН, члену-корреспонденту РАН, д.х.н., Авраменко Валентину Александровичу и его сотрудникам, в первую очередь, д.х.н. Братской Светлане Юрьевне, а также руководителю лаборатории коллоидных систем и межфазных процессов Института химии ДВО РАН члену-корреспонденту РАН, д.х.н., профессору Щипунову Юрию Анатольевичу, за предоставленные для исследований биомиметические материалы, доброжелательное отношение и полезные дискуссии, которые обеспечили плодотворность совместных исследований.

Слова благодарности хочу выразить также заместителю директора по научной работе Института химии ДВО РАН д.х.н., профессору Гнеденкову Сергею Васильевичу за поддержку и оказание помощи в проведении экспериментальных исследований.

Я искренне благодарен главному научному сотруднику лаборатории эмбриологии Института биологии моря им. A.B. Жирмунского ДВО РАН, д.б.н., профессору Дроздову Анатолию Леонидовичу, а также профессору Герману Эрлиху (Технологический университет Дрездена, Центр биоматериалов Макса Бергмана, Германия) за предоставленные для исследований биоминеральные материалы и полезные советы и обсуждения, которые определили успех настоящей работы.

Я искренне признателен всем сотрудникам отдела Оптоэлектронных методов исследования газообразных и конденсированных сред ИАПУ ДВО РАН за доброжелательное отношение, полезные дискуссии и помощь в работе и проведении экспериментов.

Заключение.

Таким образом, выполненный в настоящей диссертационной работе комплекс исследований биофизических особенностей и фотоники биоминеральных и биомиметических нанокомпозитных структур и материалов показал, что элементы скелета морских стеклянных губок - спикулы, в которых минеральный компонент - двуокись кремния, депонирован на органическую основу, представляют значительный интерес для нанотехнологий. Комплексное изучение процессов природной биоминерализации спикул морских стеклянных губок позволило получить уникальные сведения об их морфологии, физиологии, структурных, механических и оптических свойствах. Биомиметическое моделирование этих структур позволяет при низких температурах получить спектр перспективных композитных наноструктурированных материалов, сочетающий эластичность и прочность органической основы с упругостью и прочностью кремнезема, получить спектр материалов, обладающих уникальными оптическими и нелинейно-оптическими характеристиками. Полученные в работе результаты исследований биологические и биомиметические органо-неорганические структуры обладают необычными физико-химическими свойствами и создают предпосылки практической реализации в нанобиотехнологии, медицине, материаловедении, а также для синтеза наноструктур в оптике и микроэлектронике.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Вознесенский, Сергей Серафимович, 2011 год

1. Meyers М.А, Po-Yu Chen, Albert Yu-Min Lin, Yasuaki Seki. Biological materials: Structure and mechanical properties // Progress in Materials Science -2008. 53 - P.l-206.

2. Weiner S., Addadi L. At the cutting edge. Perspectives. // Science 2002. - 298 - P.375-376.

3. Mayer G., Sarikaya M. Rigid biological composite materials: structural examples for biomimetic design // Expimental Mechanics 2002. - V.42 - P.395-403.

4. Gao H., Ji В., Jager I.L., Artz E., Fratzl P. Materials become intensitive to flaws at nanoscale. Lessons from nature // Proceeding of the National Acaddemy of Sciences of the USA 2003. - V.100(3). - P.5597-5600.

5. Currey J. D. Hierarchies in biomineral structures // Science 2005. - 309 -P.253-254.

6. МакОлифф К. Методы и достижения бионеорганической химии / М.: Наука, 1978.-416 с.

7. Yahya Н. Biomimetics: Technology Imitates Nature / 2006. 232 p.

8. Srinivasan A.V., Haritos G. Hedberg. Biomimetics: Advancing man-made materials through guidance from nature // Appl. Mech. Rev. 1991. - 44, P.463-82.

9. Wegst U.G.K., Ashby M.F. The mechanical efficiency of natural materials // Philos. Mag. 2004. - 84 - P.2167-86.

10. Mann S., Archibals D.D., Didymus J.M., Douglas Т., Heywood B.R., Meldrum F.C., et al. Crystallization at inorganic-organic interfaces: Biominerals and biomimetic synthesis // Science 1993. - 261 - P.1286-92.

11. Kamat S., Su X., Ballarini R., Heuer A.H. Structural basis for the fracture toughness of the shell of the conch Strombus gigas // Nature 2000. - 405 - P. 103840.

12. Whitesides G.M. Organic materials science // Mater. Res. Soc. Bull. -2002. 27 - P.56-65.

13. Altman G.H., Diaz F., Jakuba C., Calabro T., Horan R.L., Chen J., et al. Silk-based biomaterials // Biomaterials 2003. - 24 - P.401-16.

14. Mayer G. Rigid biological systems as models for synthetic composites / Science 2005 - 310 - P.l 144-7.

15. Sanchez C., Arribart H., Giraud-Guille M.M. Biomimetism and bioinspiration as tools for the design of innovative materials and systems // Nat. Mater. 2005. - 4 - P.277-88.

16. Wilt F.W. Developmental biology meets materials science: Morphogenesis of biomineralized structures // Dev. Biol. 2005. - 280 - P.15-25.

17. Meyers M.A., Lin A.Y.M., Seki Y., Chen P.Y., Kad B.K., Bodde S. Structural biological composites: An overview // JOM 2006. - 58 - P.35-41.

18. Mayer G. New classes of tough composite materials — Lessons from nature rigid biological systems // Mater. Eng. Sci. 2006. - C26 - P.1261-8.

19. Lee G.Y.H., Lim C.T. Nanobiomechanics Approaches to Study Human Diseases // Trends Biotechnol. 2007. - 25 - P.l 11-8.

20. Thompson D.W. On growth and form / 2nd ed., reprinted. Cambridge: Cambridge University Press, 1968.

21. Fraser R.D.B., MacRae T.P., Rogers G.E. Keratins: their composition, structure, and biosynthesis / Springfield: Thomas, 1972.

22. Brown C.H. Structural materials in animals / London: Pitman, 1975.

23. Wainwright S.A., Biggs W.D., Currey J.D., Gosline J.W. Mechanical design in organism / Princeton: Princeton University Press, 1976.

24. Mechanical properties of biological materials / Vincent J.F.V., Currey J.D., editors. / Cambridge: Cambridge University Press, 1980.

25. Vincent J.F.V. Structural biomaterials / Revised ed. New Jersey: Princeton University Press, 1991.

26. Currey J.D. The mechanical adaptations of bones / Princeton: Princeton University Press, 1984.

27. Lowenstam H.A., Weiner S. On biomineralization / New York: Oxford University Press, 1989.

28. Simkiss K., Wilbur K.M. Biomineralization: cell biology and mineral deposition / San Diego: Academic Press, 1989.

29. Byrom D. Biomaterials: novel materials from biological sources / New York: Macmillan, 1991.

30. Fung Y.C. Biomechanics: mechanical properties of living tissues / 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 1993.

31. Fung Y.C. Biomechanics: motion, flow, stress, and growth / New York: Springer-Verlag, 1990.

32. Fung Y.C. Biomechanics: circulation. / 2nd edition. New York: SpringerVerlag, 1997.

33. Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular solids: structure and properties / 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1997.

34. McGrath K.P., Kaplan D.L. Protein-based materials / Boston: Birkhauser,1997.

35. Structural biological materials / Elices M., editor. / New York: Pergamon,2001.

36. Lowenstam H.A., Weiner S. On biomineralization / New York: Oxford University Press, 1989.

37. Mann S. Biomineralization: principles and concepts in bioinorganic materials chemistry / New York: Oxford University Press, 2001.

38. Currey J.D. Bones: structure and mechanics / New Jersey: Princeton University Press, 2002.

39. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J., Lemons J.E. Biomaterials science: an introduction to materials in medicine / New York: Academic Press, 2005.

40. Forbes P. The gecko's foot / London: Fourth Estate, 2007.

41. Miiller W.E.G., Grachev M.A. (Eds.) Marine Molecular Biotechnology. Biosilica in Evolution, Morphogenesis, and Nanobiotechnology / Springer-Verlag: Berlin, 2009.

42. Aizenberg J., Weaver J. C., Thanawala M. S., Sundar V. C., Morse D. E., Fratzl P. Skeleton of Euplectella sp.: Structural Hierarchy from the Nanoscale to the Macroscale // Science. 2005. - V.309. - P.275-278.

43. Sundar Y.C., Yablon A.D., Grazul J.L., Ilan M., Aizenberg J. Fiber-Optical Features of a Glass Sponge // Nature 2003. - 424 - P.899-900.

44. Arzt E. Biological and artificial attachment devices: Lessons for materials scientists from flies and geckos. // Materials Science and Engineering: С 2006. -V.26(8) - P.1245-1250.

45. Bishop K.J.M., Gray T.P., Fialkowski M., Grzybowskia В .A. Microchameleons: Nonlinear chemical microsystems for amplification and sensing // CHAOS 2006. - 16 - P. 037102-1-037102-8.

46. Parker A.R., Townley H.E. Biomimetics of photonic nanostructures // Nature Nanotechnology 2007. - V.2 - P.347-353.

47. Parker A.R., Welch V.L., Driver D., Martini N. Opal analogue discovered in a weevil // Nature 2003 - 426 - P.786-787.

48. McPhedran R.C., Nicorovici N.A., McKenzie R., Botten L.C., Parker A.R., Rouse G.W. The Sea Mouse and the Photonic Crystal // Aust. J. Chem. 2001. - 54-P.241-244.

49. Parker A.R. Natural photonic engineers. Review // Materials today -2002. -P.26-31.

50. Дроздов A.JI. Биология для физиков и химиков / Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 2006. 414 с.

51. Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. В 2-х томах / СПб: Наука. Т.1. 1994. 282 е., Т.2, 1998. - 381 с.

52. Barthel D., Tendal O.S. Antarctic Hexactinellida. Synopsis of the antarctic benthos // J. W. Wägele, J. Sieg. (eds). Koenigstein (Germany), Koeltz Scientific Books 1994.-V.6-P.1-154.

53. Müller W.E.G. Origin of Metazoa: sponges as living fossils // Naturwissenschaften 1998. - V.85 - P.l 1-25.

54. Pisera A. Palaeontology of sponges, a review // Canadian Journal of Zoology 2006. - V.84 - P.242-261.

55. Reid R.E.H. A monograph of the Upper Cretaceous Hexactinellida of Great Britain and Northern Ireland. / Part I. Palaeontogr. Soc. Monogr. (Lond.), 1958. -Ill p.

56. Bidder G.P. Sponges // Encyclopaedia Britannica. 14th ed. Vol. 211929. P.254-261.

57. Aizenberg J., Vikram C. Sundar V.C., Yablon A.D., Weaver J.C., Gang Chen. Biological glass fibers: Correlation between optical and structural properties // Proceeding of the National Acaddemy of Sciences of the USA. 2004. - V.101(10) -P.3358-3363.

58. Cattaneo-Vietti R., Bavestrello G., Cerrano C., Sara A., Benatti U., Giovine M. and Gaino E. Optical fibres in an Antarctic sponge // Nature. 1996. -№383. - P.397.

59. Brummer F., Pfannkuchen M., Baltz A., Hauser Т., Thiel V. Light inside sponges // J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 2008, doi:10.1016/j.jembe.2008.06.036, - P. 1-4.

60. Alfano R.R., Shapiro S.L. Emission in the Region 4000 to 7000 A Via Four-Photon Coupling in Glass // Phys. Rev. Lett. 1970. - V.24. - P.584-587

61. Alfano R.R., Shapiro S.L. Observation of Self-Phase Modulation and Small-Scale Filaments in Crystals and Glasses // Phys. Rev. Lett. 1970. - V.24. -P.592-594

62. Becker P.C., Fragnito H.L., Fork R.L., Beisser F.A., Shank C.V. Generation of tunable 9 femtosecond optical pulses in the near infrared // Appl. Phys. Lett. 1989. - V.54, - №5. - P.411-412

63. Morioka Т., Mori K., Saruwatari M. More than 100-wavelength-channel picosecond optical pulse generation from single laser source using supercontinuum in optical fibres //Electron. Lett. 1993. - V.29, - №10. - P.862-864

64. Желтиков A.M. Микроструктурированные световоды нового поколения волоконно-оптических источников и преобразователей световых импульсов // УФН. 2007. - Т.107, - №7. - С.737-762

65. Li P., Shi К. and Liu Zh. Manipulation and spectroscopy of a single particle by use of white-light optical tweezers // Opt. Lett. 2005. - V.30. - P. 156-158

66. Jones D.J., Diddams S.A., Ranka J.K., Stentz A., Windeler R.S., Hall J.L., Cundiff S.T. Carrier-Envelope Phase Control of Femtosecond Mode-Locked Lasers and Direct Optical Frequency Synthesis // Science. 2000. - V.288. - P.635-639

67. Yuwono А.Н., Xue J., Wang J., Elim H.I., Ji W., Li Y., White T.J. Transparent nanohybrids of nanocrystalline Ti02 in PMMA with unique nonlinear optical behavior // J. Mater. Chem. 2003. - V.13, - №6. - P.1475-1479

68. Chen W.C., Lee S.J., Lee L.H. and Lin J.L. Synthesis and characterization of trialkoxysilane-capped poly(methyl methacrylate)-titania hybrid optical thin films //J. Mater. Chem. 1999. - V.9 - №12. - P.2999-3003.

69. Wang S.X., Zhang L.D., Shu H., Zhang Z.P., Li G.H., Meng G.W., Zhang J., Wang Y.W., Fan J.C. and Gao T. Two-photon absorption and optical limiting in poly(styrene maleic anhydride)/Ti02 nanocomposites // Phys. Lett. A. 2001. - Y.281 - №1. - P.59-63.

70. Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии / М.: Трансфера, 2004. 432 с.

71. Михеева О.П., Сидоров А.И. Оптическая нелинейность наночастиц широкозонных полупроводников и изоляторов в видимой и ближней ИК области спектра // ЖТФ 2004. - Т.74 - Вып.6. - С.77-82.

72. Михеева О.П., Сидоров А.И. Поглощение и рассеяние инфракрасного излучения наночастицами диоксида ванадия, с металлической оболочкой // ЖТФ 2003. - Т.73 - Вып.5. - С.79-83.

73. Dunn В., Miller J.M., Dave B.C., Valentine J.S., Zink J.L Strategies for encapsulating biomolecules in sol-gel matrix // Acta Mater. 1998. - V.46, - №3 -P.73 7-741.

74. Kim I.J., Grate J.W., Wang P. Nanostructures for enzyme stabilization // Chem. Eng. Sci. 2006. - V.61 - №3 - P. 1017-1026.

75. Avnir D., Braun S., Lev O., Ottolenghi M. Enzymes and other proteins entrapped in sol-gel materials // Chem. Mater. 1994. - V.6 - №10 - P.1605-1614.

76. Coradin Т., Boissiere M., Livage J. Sol-gel chemistry in medicinal science // Curr. Med. Chem. 2006. - V.13 - № 1 - P.99-108.

77. Dave B.C., Dunn В., Valentine J.S., Zink J.I. Sol-gel encapsulation methods for biosensors // Anal. Chem. 1994. - V.66 - №22 - P.l 120A-1127A.

78. Kandimalla V.B., Tripathi V.S., Ju H.X. Immobilization of biomolecules in sol-gels: Biological and analytical applications // Crit. Rev. Anal. Chem. 2006. -V.36 - № 2 - P.73-106.

79. Pierre A.C. The sol-gel encapsulation of enzymes // Biocatal. Biotrans. -2004. V.22 - №3 - P. 145-170.

80. Shchipunov Yu.A., Karpenko T.Yu. Hybrid polysaccharide-silica nanocomposites prepared by the sol-gel technique // Langmuir 2004. - V.20 - № 10 -P.3 882-3887.

81. Shchipunov Yu.A., Kojima A., Imae T. Polysaccharides as a template for silicate generated by sol-gel processes // J. Colloid Interface Sci. 2005. - V.285 -№2 - P.374-380.

82. Shchipunov Yu.A. Entrapment of biopolymers into sol-gel-derived silica nanocomposites // In: Bio-inorganic hybrid nanomaterials / E. Ruiz-Hitzky, K. Ariga, Yu. M. Lvov, Eds. Weinheim: WILEY-VCH Verlag, 2007. - P.75-117.

83. Shchipunov Yu.A., Karpenko T.Yu., Krekoten A.V. Hybrid organic-inorganic nanocomposites fabricated with a novel biocompatible precursor using solgel processing // Composite Interfaces 2005. - V.l 1 - № 8-9 - P.587-607.

84. Shchipunov Yu., Shipunova N. Regulation of silica morphology by proteins serving as a template for mineralization // Colloid. Surf. B: Biointerfaces -2008.-V.63-P.7-11.

85. Оптика наноструктур / Под. ред. А. В. Федорова / СПб.: Недра, 2005. 326 с.

86. Рубин А.Б. Биофизические методы в экологическом мониторинге Электронный ресурс. // Соросовский образовательный журнал. 2000. - Т.6, №4. - С.7-13. - http://iournal.issep.rssi.ru.

87. Кафедра биофизики Электронный ресурс. / Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова Биологический факультет (Россия). Электронный журнал. - Режим доступа: http://www.biophys.msu.ru. — Заглавие с экрана.

88. Mesures R.M., Bristow Н. The development of laser fluoresensor for remote environmental probing // Can. Aeron. Space J. 1971 - У. 17 - P.421-429.

89. SCTJFA Submersible Fluorometr: Electronic resource. / Turner Designs (USA). Electronic data. - Mode of access: http://www.turnerdesigns.com/t2/instruments/scufa.html. -Title frome screen.

90. Fratzl P. Biomimetic materials research: what can we really learn from nature's structural materials // Journal of Royal Society. Interface. 2007. - V.4. -P.637-642.

91. Sandford F. Physical and chemical analysis of the siliceous skeletons in six sponges of two groups (Demospongiae and Hexactinellida) // Microscopy Research and Technique 2003. - V.62 - P.336-355.

92. Boury-Esnault N., Rutzler K. Thesaurus of sponge morphology // Smithson. Contrib. Zool. 1997. - V.596 - P. 1-55.

93. Jones A.C., Blum J.E., Pawlik J.R. Testing for defensive synergy in Caribbean sponges: bad taste or glass spicules? // Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 2005. - V.322 - P.67-81.

94. Levi C., Barton. J. L., Guillemet C., le Bras E., Lehuede P. A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge // Journal of materials science letters 1989. - V.8 - P.337-339.

95. Ehrlich H., Koutsoukos P.G., Demadis K.D., Pokrovsky O.S. Principles of demineralization: Modern strategies for the isolation of organic frameworks // Micron, doi: 10.1016/j.micron. 2008.02.004.

96. Ересковский А.В. Сравнительная эмбриология губок (Porifera) / С.Петербург: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2005. 304 с.

97. Колтун В.М. Стеклянные, или шестилучевые, губки северных и дальневосточных морей СССР: (Класс Hyalospongiae) / Определители по фауне СССР, т.94). Л.: Наука,. 1967. 124 с.

98. Reiswig H.M. Class Hexactinellida Schmidt, 1870 // Systema Porifera: A Guide to the Classification of Sponges. Ed. by John N.A. Hooper and Rob W.M. Van Soest. New York: Kluwer Academic. Plenum Publishers. 2002. P. 1201-1202.

99. Reiswig H.M. Classification and phylogeny of Hexactinellida (Porifera) // Canadian Journal of Zoology. 2006. - V.84 - P. 195-204.

100. Tabachnick K.R., Reiswig H.M. Dictionary of Hexactinellida // Systema Porifera: a guide to the classification of sponges. Ed. J.N.A. Hooper and R.W.M. van Soest. New York: Kluwer Academic. Plenum Publishers, 2002. P. 1224-1229.

101. Reiswig H.M., Mackie G.O. Studies on hexactinellid sponges. III. The taxonomic status of Hexactinellida within the Porifera // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1983. - V.301 - P.419^28.

102. Steiner M., Mehl D., Reitner J.,'Erdtmann B. D. Oldest entirely preserved sponges and other fossils from the Lowermost Cambrian and new facies reconstruction of the Yangtze platform (China) // Berliner Geowiss. Abh. Bd. 1993. - 9. - P.293-329.

103. Miiller W.E.G., Kruse M., Koziol C., Miiller J. M., Leys, S.P. Evolution of early Metazoa: phylogenetic status of the Hexactinellida within the phylum of Porifera (sponges) // Progress of Molecular Subcell. Biology 1998. - V.21. - P. 141156.

104. Custodio M.R., Hadju E., Muricy G. In vivo study of microsclere formation in sponges of the genus Mycale (Demospongiae, Poecilosclerida) // Zoomorphology (Berl.) 2002. - V.121 - P.203-211.

105. De La Rocha C.L. Silicon isotope fractionation by marine sponges and the reconstruction of the silicon isotope composition of ancient deep water // Geology -2003. V.31 - №5 - P.423-426.

106. Elvin D. Growth rates of the siliceous spicules of the fresh-water sponge Ephydatia muelleri (Lieberkuhn) // Trans. Am. Microsc. Soc. 1971. - V.90. - P.219-224.

107. Hartman W.D. Form and distribution of silica in sponges. Silicon and siliceous structures in biological systems // Ed. T.L Simpson, B.E.Volcani. New York: Springer-Verlag, 1981. P.453-493.

108. Jorgensen C.B. On the spicule formation of Spongilla lacustris (L.). 1. The dependence of the spicule-formation on the content of dissolved and solid silicic acid of the milieu // K. Dan. Vidensk. Selsk. Biol. Medd. 1944. - V.19 - P.2^5.

109. Leys S.P. Comparative study of spiculogenesis in demosponge and hexactinellid larvae // Microscopy Research and Technique 2003. - V.62 - P.300-311.

110. Müller W.E.G., Rothenberger M., Boreiko A., Tremel W., Reiber, A., Schröder H. C. Formation of siliceous spicules in the marine demosponge Suberites domuncula // Cell Tissue Research 2005. - V.321 - P.285-297.

111. Müller W.E.G., Krasko A., Gael le Pennac, Schröder H.C. Biochemistry and cell biology of silica formation in sponge // Microscopy Research and Technique 2003. - V.62 - P.368-377.

112. Simpson T.L. The cell biology of sponges / New York: Springer-Verlag, 1984.-476 p.

113. Uriz M.-J. Mineral skeletogenesis in sponges // Canadian Journal of Zoology 2006. - V.84 - P.322-356.

114. Uriz M.-J., Turon X., Becerro M. A., Agell G. Siliceous Spicules and Skeleton Frameworks in Sponges: Origin, Diversity, Ultrastructural Patterns, and Biological Functions // Microscopy Research and Technique 2003. - V.62 - P.279-299.

115. Tabachnick K.R. Adaptation of the Hexactinnelid sponges to deep-sea life // In: Fossil and recent sponges, eds by J. Reitner, H. Keupp. Springer-Verlag. Berlin, 1991. P.378-386.

116. Beaulieu S.E. Life in glass houses: sponge stalk communities in the deep sea // Marine Biology 2001. - V.138 - P.803-817.

117. Wang X.-H., Schroder H.C., Müller W.E.G. Giant Siliceous Spicules From the Deep-sea Glass Sponge Monorhaphis chuni // In Kwang W. Jeon, editor: International Review of Cell and Molecular Biology, Vol.273, Burlington: Academic Press, 2009.-P.69-115.

118. Ehrlich H., Worch H. Collagen, a huge matrix in glasssponge flexible spicules of the meter-long Hyalonema sieboldi // In: Bâuerlein E (ed). Handbook of Biomineralization. Vol.l. Wiley VCH, Weinheim. 2007. P.23-41.

119. Кульчин Ю.Н., Багаев С.Н., Букин, О.А., Вознесенский С.С, Дроздов А.Л., Зинин Ю.А., Нагорный И.Г., Пестряков Е.В., Трунов В.И. Фотонные кристаллы на основе природных биоминералов океанического происхождения // ПЖТФ 2008. - Т.34(15). - С. 1-7.

120. Müller W.E.G., Belikov S.I., Tremel W., Perry С.С. Siliceous spicules in marine demosponges (example Suberites domuncula) // Micron 2006. - V.37 -P.107—120.

121. Uriz M.-J., Turon X., Becerro M. Silica deposition in demosponges: spiculogenesis in Cramber cramber // Cell Tissie Research 2000. - V.301. - P.299-309.

122. Weaver, J.C., Pietrasanta Lia I., Hedin N., Achmelka B.F., Hansma P.K, Morse D.E. Nanostructural features of demosponge biosilica // Journal of Structural Biology 2003. - V.144 - P.271-281.

123. Вознесенский C.C., Галкина A.H., Кульчин Ю.Н., Сергеев А.А. Наноструктурированные морские биоминералы перспективный прототип для биомиметического моделирования // Российские нанотехнологии. - 2010 - Т. 5 -№1-2 - С.126-133.

124. Croce G., Frache A., Milanesio M., Viterbo D., Bavestrello G., Benatti V., Giovine M., Amenitsch H. Fiber diffraction study of spicules from marine sponges // Microscopy Research and Techique 2003. - V.62 - P.378-381.

125. Kulchin Yu.N., Voznesenskiy S.S., Bukin O.A., Bagaev S.N., Pestriakov E.V. Optical Properties of Natural Biominerals—the Spicules of the Glass Sponges // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics) 2007. - V.16(4) -P. 189-197.

126. Schröder H.C., Perovic-Ottstadt S., Grebenjuk V.A., Engel S., Müller I.M., Müller W.E.G. Biosilica formation in spicules of the sponge Suberites domuncula: synchronous expression of a gene cluster // Genomics 2005. - V.85 -P.666-678.

127. Custödio M.R., Hadju E., Muricy G. In vivo study of microsclere formation in sponges of the genus Mycale (Demospongiae, Poecilosclerida) // Zoomorphology (Berl.) 2002. - V.121 - P.203-211.

128. Garrone R., Simpson T.L., Pottu J. Ultrastructure and deposition of silica in sponges // Silicon and siliceous structures in biological systems. Ed. T.L. Simpson, B.E. Volcani. New York: Springer-Verlag, 1981. P.495-525.

129. Garrone R. Phylogenesis of connective tissue / Basel, Switzerland: Karger Press, 1978.-250 p.

130. Mugnaioli E., Natalio F., Schlo|3macher U., Wang X., Miiller W.E.G., Kolb U. Crystalline Nanorods as Possible Templates for the Synthesis of Amorphous Biosilica during Spicule Formation in Demospongiae // Chem.Bio.Chem. 2009. -10 - P.683-689.

131. Mackie G.O., Singla C.L. Studies on Hexactinellid sponges. 1. Histology of Rhabdocalyptus dawsoni (Lamble, 1873) // Phil. Trans. R. Soc. Lond. (B) 1983. -Y.301 - P.365-400.

132. Perry C., Keeling-Tucker T. Biosiliflcation: the role of the organic matrix in structure control // Journal of Biological Inorganic Chemistry 2000. - V.5 -P.537-550.

133. Murr M.M., Morse D.E. Fractal intermediates in the self-assembly of silicatein filaments // Proceeding of the National Acaddemy of Sciences of the USA -2005. V. 102(33) - P.l 1657-11662.

134. Adamson D. H., Morse D. E., Aksay I. A. Non-peptide, Silicatein a inspired silica condensation catalyst // Polymeric materials: Sciense & Engineering -2004. V.90 - P.239-240.

135. Tahir N.M., Theato P., Müller W.E.G., Schröder H.C., Janshoff J., Zhan J., Huth W., Tremel W. Monitoring the formation of biosilica catalysed by histidine-tagged silicatein // Chemystry Communitive (Camb.) 2004. - V.24 - P.2848-2849.

136. Krasko A., Schröder H.C., Batel R., Grebenjuk V.A., Steffen R., Müller I.M., Müller W.E.G. Iron induces proliferation and morphogenesis in primmorphs from the marine sponge Suberites domuncula // DNA Cell Biology 2002. - V.21 -P.67-80.

137. Tahir M.N., Theato P., Müller W., Schröder H., Borejko A., Faib S., Janshoff A., Huth J., Tremel W. Formation of layered titania and zirconia catalysed by surface-bound silicatein// Chem. Commun. 2005. - P.5533-5535.

138. Curnow P., Bessette P., Kisailus D., Murr M., Daugherty P., Morse D. Enzymatic synthesis of layered titanium phosphates at low temperature and neutralpH by cell-surface display of silicatein-a I I J. Am. Chem. Soc. 2005. - V.127 -P.15749-15755.

139. Uriz M.-J., Turon, X., Becerro M. Silica deposition in demosponges // Silicon biomineralization. Chap. 33. Progress in molecular and subcellular biology. / Ed. W.E.G. Muller., Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. P.164-193.

140. Tabachnick K.R., Menshenina L.L. Family Pheronematidae Gray, 1870 // Systema Porifera: A Guide to the Classification of Sponges / Ed. by John N.A. Hooper and Rob W.M. Van Soest New York: Kluwer Academic. Plenum Publishers. 2002. -P.1267-1280.

141. Small Angle X-ray scattering / Ed. By Glatter O. and Kratky O. Academic press Inc. (London), 1982. 237 p.

142. Guinier O.A. New Method for the Small-Angle Scattering Data // Ann. Phys. 1939.-V. 12-P. 161.

143. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние / М.: Наука, 1986. 280 с.

144. Вознесенский C.C., Кульчин Ю.Н., Галкина A.H., Сергеев А.А. Морфологические, оптические и структурные характеристики спикул стеклянных губок и фоторецепторная гипотеза их жизнеобеспечения // Биофизика 2010. - Т.55 - № 1 - С.107-112.

145. Потапов В.В., Журавлев JI.T. Концентрация различных форм воды в кремнеземе, осажденном из гидротермального раствора // Вулканология и сейсмология 2007 - №5 - С.29-38.

146. Zhuravlev L.T. The surface chemistry of amorphous silica. Zhuravlev model // Colloids and surfaces. A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2000. -V.173.-P.1-38.

147. Эрнст P., Боденхаузен Дж., Вокаун А. ЯМР в одном и двух измерениях / Пер. с англ., под ред. К. М. Салихова, М.: Мир, 1990.- 210 с.

148. Gendron-Badou A., Coradin Т., Maquet J., Rfohlich F., Livage J. Spectroscopic characterization of biogenic silica // Journal of Non-Cristalline Solids -2003. V.316 -P.331-337.

149. Patricia M. Dove, Nizhou Han, Adam F. Wallace, James J. De Yoreo. Kinetics of amorphous silica dissolution and the paradox of the silica polymorphs // PNAS 2008. - V. 105(29) - P.9903-9908.

150. Галкина A.H., Вознесенский C.C., Кульчин Ю.Н., Сергеев А.А. Наноструктурные особенности биокремния морского происхождения // Химическая физика и мезоскопия 2009. - T.l 1 - №3 - С.310-314.

151. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С. Биоминеральные материалы для опто- и наноэлектроники // Сборник научных трудов «Перспективные направления развития нанотехнологий на Дальнем Востоке России», Владивосток, 2007. С.10-42.

152. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Букин О.А., Безвербный А.В., Дроздов А.Л., Нагорный И.Г., Галкина А.Н. Спикулы стеклянных губок какновый тип самоорганизующихся природных фотонных кристаллов // Оптика и спектроскопия 2009. - Т. 107 - №3 - С.468-473.

153. Вознесенский C.C., Кульчин Ю.Н., Галкина A.H. Биоминерализация природный механизм нанотехнологий // Российские нанотехнологии. - 2011 -Т.6 - №1-2, - С.60-82.

154. Voznesenskiy S.S., Galkina A.N., Kulchin Yu.N. The features of nanostructured biosilica // 16th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology" Vladivostok, Russia, July 15-19, 2008. P.51-52.

155. Маслов Д.В., Остроумов Е.Е., Фадеев В.В. Флуорометрия насыщенных сложных органических соединений с высокой локальной концентрацией флуорофоров // Квантовая электроника 2006 - Т.36 - №2 -С.163-168.

156. White Т.Р., McPhedran R.C., Martijn de Sterke С., Litchinitser N.M., and Eggleton В.J. Resonance and scattering in microstructured optical fibers// Opt. Lett. -2002. V.27 - №22 - P.1977-1979.

157. Yeh P., Yariv A., and Marom E. Theory of Bragg fiber // J. Opt. Soc. Am.- 1978. V.68 - №9. - P.l 196-1201.

158. Серебрянников E.E. Спектрально-временные преобразования сверхкоротких лазерных импульсов в микроструктурированных световодах: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. М., 2010 — 26 с.

159. Бирюков А.С., Богданович Д.В., Гапонов Д.А., Прямиков А.Д. Оптические свойства брэгговских волоконных световодов // Квантовая электроника. 2008. - Т.38 - №7. - С.620-633.

160. Kokubun Y., Baba Т., Sakaki Т., Iga К. Low-loss antiresonant reflecting optical waveguide on Si substrate in visible-wavelength region // Electron. Lett. -1986. Y.22 - №17 - P.892-893.

161. Baba Т., Kokubun Y., Sakaki Т., Iga K. Loss reduction of an ARROW waveguide in shorter wavelength and its stack configuration // J. Lightwave Technol.- 1988. V.6 - №9 - P. 1440-1445.

162. Apolonski A., Povazay В., Unterhuber A., Drexler W., Wadsworth W.J., Knight J.C. and Russell P.S.J. Spectral shaping of supercontinuum in a cobweb photonic-crystal fiber with sub-20-fs pulses // J. Opt. Soc. Am. B. 2002. - V.19. -P.2165-2170.

163. Boyd R.W. Nonlinear optics / San Diego: Academic Press, 2003. 529 p.

164. Горелик B.C. Оптика глобулярных фотонных кристаллов // Квантовая электроника. 2007. - Т.37. - С.409-432.

165. Гительзон И.И., Левин JI.A., Утюшев P.A., Черепанов O.A., Чугунов Ю.В. Биолюминесценция в океане / С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. -283 с.

166. Иванов Б.Г. О свечении арктического криля // Океанология 1969. -Т.9(3) - С.122-136.

167. Гительзон И.И., Левин Л. А., Шевырногов А.П., Филимонов В.С.,Артемкин A.C., Утюшев P.A., Загородний Ю.А. Измерение биолюминесценции на максимальных глубинах // ДАН СССР 1970. - Т.191 -№3 - С.689-692.

168. Биолюминесценция моря / Под. ред. И.И. Гительзона / М:Наука, 1969. 183 с.

169. Оптика океана. Т. 2. Прикладная оптика океана / Под. ред. A.C. Монина / М:Наука, 1983. 236 с.

170. Larkum A.W.D., Kühl М. Chlorophyll d: the puzzle resolved // Trends in Plant Science 2005. - V.10(8) - P.355-357.

171. Reiswig H. M. Bacteria as food for temperate-water marine sponges // Canad. J. Zool. 1975. - V.533. - P.582-589.

172. Wilkinson C.R., Trott L.A. Light as a factor in distribution of sponges // PCRS-5 1985. - V.5. - P.125-130.

173. Thiel V., Blumenberg M., Hefter J., Pape Т., Pomponi S., Reed J., Reitner J., Worheide G., Michaelis W. A chemical view of the most ancient metazoa -biomarker chemotaxonomy of hexactinellid sponges //Naturwissenschaften. 2002. -V.89. - P.60-66.

174. Microbial Lipids / Eds. Ratledge C., Wilkinson S.G. /V.l. AP: London, 1988.-298 p.

175. Cohen Z., Margheri M.C., Tomaselli L. Chemotaxonomy of cyanobacteria //Phytochemistry. 1995. - V.40. -P.l 155-1158.

176. Romano I, Bellitti MR, Nicolaus B, Lama L, Manca MC, Pagnotta E, Gambacorta A. Lipid profile: a useful chemotaxonomic marker for classification of a new cyanobacterium in Spirulina genus // Phytochemistry. 2000. - 54(3). - P.289-94.

177. Volkman J. K., Johns R. В., Gillan F. Т., Perry G. J., Bavor H. J. Jr Microbial lipids of an intertidal sediment. I. Fatty acids and hydrocarbons // Geochim. Cosmochim. Acta 1980. - 44 - P.l 133-1143.

178. Bligh, E.G., Dyer, W.J. A Rapid Method of Total Lipid Extraction and Purification // Can. J. Biochem. Physiol. 1959. - V.37. - P.911-917.

179. Carreau J.P., Dubacq J.P. Adaptation of macro-scale method to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts // J. Chromatogr. 1979. - V.151. - P.384-390.

180. Eckert R., Reynolds G.T., Chaffee R. Microsources of luminescence in Noctiluca // Biol. Bull. 1965. - V.129 - P.394-395.

181. Eckert R., Sibaoka T. The flashtriggering action potential of the luminescentdinoflagellate Noctiluca // J. Gen. Phisiol. 1968. - V.52 - N2, - P.258-282.

182. Sanchez С., Lebeau В., Chaput F. and Boilot J.-P. Optical Properties of Functional Hybrid Organic-Inorganic Nanocomposites // Adv. Mater. 2003. - V.15 -№23 -P.1969-1994.

183. Chaumel F., Jiang H., Kakkar A. Sol-Gel Materials for Second-Order Nonlinear Optics // Chem. Mater. 2001. - V.13 - №10 - P.3389-3395.

184. Lebeau B., Sanchez C. Sol-Gel Derived Hybrid Inorganic-Organic Nanocomposites for Optics // Curr. Opin. Solid State & Mater. Sci. 1999. - V.4 -№1 - P.11-23.

185. Lebeau B., Brasselet S., Zyss J., Sanchez C. Design, Characterization, and Processing of Hybrid Organic-Inorganic Coatings with Very High Second-Order Optical Nonlinearities // Chem. Mater. 1997. - V.9 - №4 - P. 1012-1020.

186. Kajzar F., Nunzi J.-M. Molecule Orientation Techniques // NATO ASI Ser., Ser. B: Phys. 1998. - V.369. - P.101-132.

187. Toussaere E., Zyss J., Griesmar P., Sanchez C. Second harmonic generation from poled organic molecules incorporated into sol-gel matrices // Nonlinear Opt. 1991. - V.l. - P.349-354.

188. Zhang Y., Prasadand P.N., Burzynski R. Second-order nonlinear optical properties of N-(4-nitrophenyl)-(s)-prolinol-doped sol-gel-processed materials // Chem. Mater. 1992. - V.4 - №4. - P.851-855.

189. Nosaka Y., Tohriwa N., Kobayashi T., Fuji N. Two-dimensionally poled sol-gel processing of titania film doped with organic compounds for nonlinear optical activity // Chem. Mater. 1993. - V.5 - №7. - P.930-932.

190. Eaton D.F. Nonlinear Optical Materials // Science. 1991. - V.253. -P.281-287.

191. Nonlinear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals / ed. D. S. Chemla and J. Zyss-Academic: Orlando, 1987.- Vol.1.

192. Rosso V., Loicq J., Renotte Y., Lion Y. Optical non-linearity in Disperse Red 1 dye-doped sol-gel // J. Non-Cryst. Solids. 2004. - V.342. - P. 140-145.

193. Zhang X., Cao Z., Yang K., Long G. Preparation and third order nonlinear optical property of rhodamine-6G-doped Si02-Ti02 sol-gel thin films // Proc. SPIE. -1998.-V.3175.-P.302-305.

194. Nakamura M., Nasu H., Kamiya K. Preparation of organic dye-doped Si02 gels by the sol-gel process and evaluation of their optical non-linearity // J. Non-Cryst. Solids. -1991. V.135. - P.l-7.

195. Egami C., Suzuki Y., Sugihara O., Okamoto N., Fujimura H., Nakagawa K., Fujiwara H. Third-order resonant optical nonlinearity from trans-cis photoisomerization of an azo dye in a rigid matrix // Appl. Phys. B. 1997. - V.64 -№4 - P.471-478.

196. Wanabe T., Zhou H.S., Honma I., Asai K., Ishigure K. Synthesis and Nonlinear Optical Susceptibility of Cyanine Dye J-Aggregate Doped Silica Film (I) // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2000. - V.19. - P.257-261.

197. Zhou H.S., Watanabe T., Mito A., Asai K., Ishigure K., Honma I. Synthesis and Nonlinear Optical Susceptibility of Cyanine Dye J-Aggregates Doped Silica Film (II) // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2000. - V.19. - P.803-806.

198. Gall G.J., King T.A., Oliver S.N., Capozzi C.A., Seddon A.B., Hill C.A.S., Underhill A.E. Third-order nonlinear optical properties of metal dithiolene-and phthalocyanine-doped sol-gel materials // Proc. SPIE. 1994. - V.2288. - P.372-381.

199. Zhang Y., Cui Y., Wung C.J., Prasad P.N., Burzynski R. Sol-gel processed novel multicomponent inorganic oxide: organic polymer composites for nonlinear optics // Proc. SPIE. 1991. - V.1560. - P.264-271.

200. Knobbe E.T., Dunn B., Fuqua P.D., Nishida F. Laser behavior and photostability characteristics of organic dye doped silicate gel materials // Appl. Opt. 1990. - V.29. - P2729-2733.

201. Han W.-T. Synthesis and linear and non-linear optical properties of (0.8PPV+0.2DMPPV)/silica glass composites by sol-gel process // J. Non-Cryst. Solids. 1999. - V.259. - P.107-115.

202. Yuwono A.H., Liu B., Xue J., Wang J., Elim H.I., Ji W., White T.J. Controlling the crystallinity and nonlinear optical properties of transparent Ti02-PMMA nanohybrids // J. Mater. Chem. 2004. - V.14 - №20.- P.2978-2987.

203. Mackenzie J.D., Kao Y.-H. CdS quantum dot materials by the sol-gel method//Proc. SPIE. 1994. - V.2145. - P.90-101.

204. Li C.-Y., Kao Y.-H., Hayashi K., Takada T., Mackenzie J.D., Kang K.I., Lee S.-G., Peyghambarian N., Yamane M., Zhang G.-W., Najafi S.I. Improving CdS quantum-dot materials by the sol-gel method // Proc. SPIE. 1994. - V.2288. - P. 151162

205. Martucci A., Innocenzi P., Fick J., Mackenzie J.D. Zirconia-ormosil films doped with PbS quantum dots // J. Non-Ciyst. Solids. 1999. - V.244. - P.55-62.

206. Takada T., Yano T., Yasumori A., Yamane M., Mackenzie J.D. Preparation of quantum-size CdS-doped Na20-B203-Si02 glasses with high non-linearity//J. Non-Cryst. Solids. 1992. - V. 147-148. - P.631-635.

207. Gan F. Optical Nonlinearity of Hybrid and Nanocomposite Materials Prepared by the Sol-Gel Method // J. Sol-Gel Sci. Technol. 1998. - Y.13. - P.559-563.

208. Prosposito P., Casalboni M. Optical Properties of Funcionalized Sol-Gel Derived Hybrid Materials // Handbook of Organic- Inorganic Hybrid Materials and

209. Nanocomposites / Eds: N. H. Singh- American Scientific Publishers, Stevenson Ranch: CA, 2003.-P.83.

210. Scott В .J., Winsberger G., Stucky G.D. Mesoporous and Mesostructured Materials for Optical Applications // Chem. Mater. 2001. - V.13 - №10 - P.3140-3150.

211. Sanchez C., Soler-Illia G.J. de A.A., Ribot F., Lalot Т., Mayer C.R., Cabuil V. Designed Hybrid Organic-Inorganic Nanocomposites from Functional Nanobuilding Blocks // Chem. Mater. 2001. - V.13, - №10. - P.3061-3083.

212. Schonhoff M. Self-assembled polyelectrolyte multilayers // Current Opinion in Colloid and Interface Science 2003. - 8 - P.86-95.

213. Братская С.Ю. Полислойные и ковалентно привитые функциональные покрытия на основе полисахаридов для предотвращения бактериальной адгезии // Вестник ДВО РАН 2009. - № 2 - С.84-92.

214. Morse D.C. Silicon biotechnology: harnessing biological silica production to construct new materials // Trends Biotechnol. 1999. - V.17 - №6 - P.230-232.

215. Ruiz-Hitzky E., Darder M., Aranda P. An Introduction to Bio-nanohybrid Materials // In: Bio-inorganic hybrid nanomaterials. E. Ruiz-Hitzky, K. Ariga, Y. M. Lvov, Eds. Weinheim: Wiley-VCH, 2007. - P. 1-40.

216. Dickerson M.B., Sandhage K.H., Naik R.R. Protein- and peptide-directed syntheses of inorganic materials // Chem. Rev. 2008. - V.108 - № 11 - P.4935-4978.

217. Dujardin E., Mann S. Bio-inspired materials chemistry // Adv. Mater. -2002. V.14 - №11 - P.775-788.

218. Estroff L.A., Hamilton A.D. At the interface of organic and inorganic chemistry: Bioinspired synthesis of composite materials // Chem Mater. 2001. -V.13 -№10-P.3227-3235.

219. Golfen H., Mann S. Higher-Order Organization by Mesoscale Self-Assembly and Transformation of Hybrid Nanostructures // Angew. Chem. Int. Ed. -2004. V.42 - №14 - P.2350-2365.

220. Foo C.W.P., Patwardhan S.V., Belton D.J., Kitchel В., Anastasiades D., Huang J., Naik R.R., Perry C.C., Kaplan D.L. Novel nanocomposites from spider silk-silica fusion (chimeric) proteins // PNAS 2006 - V.103 - №25 - P.9428-9433.

221. Schroder H.C., Wang X., Tremel W., Miiller W.E.G. A review. Biofabrication of biosilica-glass by living organisms // Natural product reports -2008. V.25 - P.455-474.

222. Авраменко В.А., Братская С.В., Егорин A.M., Царев С.А., Сергиенко В.И. Коллоидно-устойчивый наноразмерный сорбент для дезактивации твердых сыпучих материалов // ДАН 2008. - Т.422 - №5 - С.625-628.

223. Братская С.Ю., Червонецкий Д.В., Авраменко В.А., Юдаков А.А., Юхкам А.А., Сергиенко В.И. Полисахариды в процессах водоподготовки и переработки сточных вод различного состава // Вестник ДВО РАН 2006. - №5 - С.47-56.

224. Bratskaya S., Avramenko V., Schwarz S., Philippova I. Enhanced flocculation of oil-in-water emulsions by hydrophobically modified chitosan derivatives // Colloid Surface A. 2006. - V.275 - №1-3 - P. 168-176.

225. Krentz D.O., Lohmann C., Schwarz S., Bratskaya S., Liebert T., Laube J., Heinze T., Kulicke W.-M. Properties and flocculation efficiency of highly cationized starch derivatives // Starch. 2006. - V.58 - №3-4 - P.161-169.

226. Bratskaya S., Schwarz S., Petzold G., Liebert T., Heinze T. Cationic starches of high degree of functionalization: Modification of cellulose fibers toward high filler technology in papermaking // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. - V.45 - №22 -P.7374-7379.

227. Dai Q., Zhang Z.C., Wang F., Liu J. Preparation and properties of polydimethylsilox-ane/polyacrylate composite latex initiated by (C0)-C-60 gamma-ray irradiation // Journal of Applied Polymer Science 2003. - V.88 - P.2732-2736.

228. Hu H., Gomez-Daza O., Nair P.K. Screen-printed Cu3BiS3-polyacrylic acid composite coatings // Journal of Materials Research 1998. -V.13 - P.2453-2456.

229. Cao S.S., Liu B.L., Deng X.B. et al. A novel approach for the preparation of acrylate-siloxane particles with core-shell structure // Polymer International 2007. - V.56-P.357-363.

230. Huang D.D., Nandy S., Thorgerson E.J. Application of electrosterically stabilized latex in waterborne coatings // Technology for Waterborne Coatings -1997. V.663 - P.196-211.

231. Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-gel science. The physics and chemistry of sol-gel processing / Boston: Academic Press, 1990. 908 p.

232. Iler R.K. The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surfaces Properties, and Biochemistry I New York: Wiley, 1979. 607 p.

233. Pierre A.C. Introduction to sol-gel processing / Boston: Kluwer, 1998.431 p.

234. Marburger J.H. Self-focusing: Theory // Prog. Quant. Electr. 1975. - V.4 - №1. -P.35-110. '

235. Voznesenskiy S.S., Galkina A.N., Kulchin Yu.N. The natural nanostructured materials as promising material for biomimetic simulation // 17th International Simposium "Nanostructures: Physics and Technology" Minsk, Belarus, June 22-26, 2009. P.238-239.

236. Коленко E.A. Технология лабораторного эксперимента / СПб.: Политехника, 1994. 432 с.

237. Витуховский А.Г., Исаев А.А., Лебедев B.C. Светоиндуцированная нелинейность квантовых точек CdSe/ZnS с миллисекундным временем релаксации // Российские нанотехнологии 2008. - № 11-12 - С.110-117.

238. Кульчин Ю.Н., Щербаков А.В., Дзюба В.П., Вознесенский С.С., Микаэлян Г.Т. Нелинейно-оптические свойства жидких нанофазных композитов на основе широкозонных наночастиц А120з. Н Квантовая электроника 2008. - Т.38(2) - С.158- 163.

239. Кульчин Ю.Н., Дзюба В.П., Щербаков А.В., Вознесенский С.С. Взаимодействие коллинеарных световых пучков с разными длинами волн в гетерогенном жидкофазном нанокомпозите // ПЖТФ 2009 - Т.35(14). - С. 1-8.

240. Сорокин Ю.И. Экосистемы коралловых рифов / М.: Наука, 1990. 503с.

241. Measures R.M. Laser Remote Sensing, Fundamentals and Applications / New York: Willay, 1984.

242. SeaWifs Project Electronic resource. / NASA Goddard Space Flight Center (USA)/ Electronic data. — Mode of access: http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html. - Title from screen.

243. Фадеев B.B. Лазерная спектроскопия водных сред: Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук. — М.: МГУ, 1983.-455 с.

244. Букин O.A., Пермяков М.С., Майор A.C., Сагалаев С.Г. и др. О калибровке метода лазерной флуориметрии при измерении концентрации хлорофилла А // Оптика атмосферы и океана. 2001. - Т. 14, №3. - С. 28-32.

245. Ерлов Н.Г. Оптика моря / Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

246. МПК7 G01 N21/64. Судовой лазерный спектрометр: пат. 57009 РФ: / Букин O.A., Кульчин Ю.Н., Майор А.Ю., Крикун В.А., Вознесенский С.С. (ТОЙ ДВО РАН). заявл. № 2006110722/22 03.04.2006 // 2006. - Бюл. № 27.

247. МПК G01N 21/01. Бортовой измерительный комплекс параметров воды. пат. №75042 РФ / Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Коротенко A.A., Гурин A.C. (ИАПУ ДВО РАН). заявл. 24.12.2007 // 2008. -Бюл. №20.

248. МПК G01N21/01 Бортовой измерительный комплекс параметров воды: пат. № 96662 РФ / Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Коротенко A.A. (ИАПУ ДВО РАН) заявл. №2010110090/22 17.03.2010 // 2010. - Бюл. №22.

249. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Гурин A.C., Коротенко A.A., Майор А.Ю., Букин O.A. Оптоволоконный флуориметр с погружаемым модулем // Измерительная техника. 2008. - №1 - С.27-29.

250. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Гурин A.C., Коротенко A.A., Майор А.Ю. Погружаемый волоконно-оптический флуориметр // Приборы и техника эксперимента 2007 - Т.50 - №6 - С.828-832.

251. Кульчин Ю.Н., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Гурин A.C.,. Коротенко A.A., Майор А.Ю. Лазерный спектрометр с погружаемымоптоволоконным датчиком // Подводные исследования и робототехника. 2007. - №1(3) - С.54-57.

252. Kulchin Yuri N., Voznesenskiy Sergei S., Gamayunov Evgeniy L., Gurin Alexei S., Korotenko Alexei A., Major Alexander Yu. System for Monitoring of Phytoplakton in Water // Pasific Science Review. 2006. - V.8(l) - P.5-9.

253. Вознесенский C.C., Гамаюнов E.JI., Турин A.C., Коротенко A.A. Погружной оптоволоконный флуориметр. Электротехника, радиоэлектроника и приборостроение. Материалы Н.Т.К. "Вологдинские чтения". Владивосток, ДВГТУ, 2006.-С. 19-20.

254. Кульчин Ю.Н., Гурин А.С., Вознесенский С.С., Гамаюнов Е.Л., Коротенко А.А., Майор А.Ю. Судовой лазерный спектрометр. // Материалы конференции "Технические проблемы освоения мирового океана. 2-5 октября 2007, г. Владивосток. Дальнаука, 2007. С.210-213.

255. Кульчин Ю.Н., Вознесенский C.C., Безвербный A.B., Дзюба В.П. Фотоника биоминеральных и биомиметических структур и материалов / М.: Физматлит, 2011. 224 с.

256. Kulchin Yu., Dzyuba V., Voznesenskiy S. Threshold Optical Nonlinearity of Dielectric Nanocomposite // In Boreddy Reddy (Ed.). Advances in Diverse Industrial Applications of Nanocomposites. InTech, 2011. P.261-288.