16 апреля на физическом факультете МГУ состоялся 57-й семинар Программы развития Московского университета. С докладом «Изотермическая титрационная калориметрия как метод изучения взаимодействия нанообъектов в растворах полимеров, поверхностно-активных веществ и наночастиц» выступил Александр Львович Квятковский, старший научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ.

Ученый рассказал о применении метода изотермической титрационной калориметрии (ИТК) для решения нескольких научных задач физической химии полимеров и коллоидных систем с использованием универсального комплекса NanoITC, приобретенного по Программе развития Московского университета. ИТК – передовой высокочувствительный метод, позволяющий детектировать взаимодействие различных молекул и нанообъектов, таких как полимеры, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и наночастицы. Прибор позволяет получить зависимость выделяемой или поглощаемой мощности при последовательном введении титранта в субстрат от времени. Аппроксимация полученных данных известными термодинамическими моделями дает возможность определить термодинамические параметры взаимодействий между этими объектами такие, как изменение энтальпии ΔH, энтропии ΔS и свободной энергии Гиббса ΔG.

В частности, в докладе было показано применение ИТК для исследования сшивания нанокристаллов карбоксиметиллированной целлюлозы катионами кальция и адсорбции на них молекул катионного ПАВ. Для использованного ПАВ была продемонстрирована методика определения критической концентрации мицеллообразования (ККМ) с помощью ИТК. Также методом ИТК был успешно изучен механизм получения импринтированного белка бычьего сывороточного альбумина.

Прибор NanoITC активно применяется как в описанных научных исследованиях, так и в образовательной деятельности для организации спецпрактикума кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета для студентов специалитета. В докладе была представлена созданная в рамках этого практикума задача для студентов 5 курса «Определение энтальпии связывания методом изотермической титрационной калориметрии».

Результатом использования микрокалориметра стали публикации в ведущих научных журналах, выступления на конференциях, создание задачи спецпрактикума. В течение 2026 г. планируются защиты трех кандидатских диссертаций, включающих данные ИТК. Научная и образовательная деятельность с использованием прибора проходит на кафедре физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ. Помимо этого, совместные исследования проводятся с Институтом химии Саратовского национального государственного исследовательского университета имени Н.Г. Чернышевского.

25 марта на химическом факультете МГУ состоялся 56-й семинар Программы развития Московского университета. С докладом «Гель-проникающая хроматография как инструмент анализа молекулярных характеристик полимеров: применение для синтеза полимеров, их модификации, целенаправленной деструкции и старения» выступила профессор кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ профессор РАН Елена Черникова.

В докладе было рассказано о применении метода гель-проникающей хроматографии для решения различных научных и прикладных задач полимерной химии и физико-химии с использованием Мультидетекторной системы ГПХ\ЭХ, закупленной по Программе развития Московского университета. Гель-проникающая хроматография – единственная хроматографическая методика, с помощью которой можно определить распределение молекулярной массы полимера. Применение специализированных детекторов увеличивает производительность, точность и информативность эксперимента.

Жидкостной хроматограф Agilent 1260 Infinity II, оснащённый рефрактометрическим, вискозиметрическим детекторами и детектором по светорассеянию, используется для анализа молекулярно-массовых характеристик полимеров. Прибор применяется как в научных исследованиях, так и в учебном процессе — для организации спецпрактикума для студентов специализации «Высокомолекулярные соединения». В рамках этого практикума разработана задача «Анализ полимеров методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ)».

Метод ГПХ основан на разделении макромолекул по размерам при их движении в потоке элюента через пористый сорбент. Для эффективного разделения важен корректный выбор элюента и хроматографических колонок. Элюент должен растворять полимер и хорошо смачивать сорбент. Колонки подбираются исходя из отсутствия адсорбции полимера на сорбенте и необходимого диапазона определяемых молекулярных масс. Для аналитической ГПХ предпочтительно использовать термодинамически хорошие растворители. В результате анализа в качестве элюента выбран тетрагидрофуран, растворяющий полимеры различной химической природы, а также колонки, перекрывающие широкий диапазон молекулярных масс — от ~10³ до ~10⁷.

Прибор снабжён тремя детекторами. Рефрактометрический детектор позволяет решать рутинные задачи определения молекулярно-массовых характеристик по известной калибровке. Детектор светорассеяния даёт возможность определять абсолютную средневесовую молекулярную массу, однако требует дополнительных экспериментов по определению инкремента показателя преломления раствора полимера. Вискозиметрический детектор используется для оценки степени разветвлённости полимеров.

В рамках выполняемых научных исследований метод ГПХ позволил определить механизм полимеризации N-изопропилакриламида в условиях полимеризации с обратимой передачей цепи (совместные исследования с кафедрой химической кинетики); выявить наиболее эффективный катализатор и найти условия контролируемого синтеза ряда биоразлагаемых полимеров (совместные исследования с кафедрой органической химии); установить условия контролируемого синтеза полимеров (совместные исследования с физическим факультетом); изучить механизм биодеградации пластиков, что позволяет оценить воздействие полимеров на окружающую среду (совместно с Институтом микробиологии РАН); а также исследовать кинетику и механизм целенаправленной деструкции поликарбонатов и факторов, влияющих на её скорость (совместно с Институтом нефтехимического синтеза РАН). Таким образом, метод ГПХ, основанный на анализе молекулярных характеристик полимеров, позволяет прогнозировать условия их синтеза, модификации, целенаправленной деструкции и старения.

Научные исследования с использованием хроматографа ведутся на кафедре высокомолекулярных соединений (ВМС) в сотрудничестве с кафедрами органической химии и химической кинетики химического факультета, а также с физическим факультетом и факультетом наук о материалах, студенты которых выполняют научно-исследовательские работы в лабораториях кафедры ВМС. Помимо этого, совместные исследования проводятся с Институтом нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН и Институтом микробиологии имени С. Н. Виноградского РАН. В рамках договорных работ организован анализ полимеров для коммерческих предприятий.

Результатом использования данного оборудования стали многочисленные публикации в ведущих научных журналах, выступления на конференциях, защиты двух диссертаций, а также выполнение дипломных работ специалистов, магистров и бакалавров. Оборудование также активно используется в учебном процессе.

4 марта 2026 года на физическом факультете МГУ состоялся 55-й семинар Программы развития Московского университета. С докладом «Исследование перспективных материалов и оптоэлектронных систем в лаборатории акустооптики и оптической обработки информации» выступил Сергей Николаевич Манцевич, профессор кафедры физики колебаний физического факультета МГУ.

Акустооптический эффект — это явление дифракции света на ультразвуке в оптически прозрачной среде, позволяющее управлять такими параметрами светового излучения, как частота, амплитуда, направление распространения и поляризация. Благодаря компактности, надежности, высокому быстродействию и относительно низкой потребляемой мощности акустооптические (АО) устройства находят широкое применение в современной оптической электронике, выступая в качестве ключевых или вспомогательных элементов различных оптоэлектронных систем. В последнее время спектр применения АО приборов существенно расширился, что, в свою очередь, предъявляет новые, зачастую специфические требования к их характеристикам.

В докладе были представлены результаты исследований, проведенных за последние годы в группе акустооптики на оборудовании, приобретенном по Программе развития Московского университета. Работы велись по двум основным направлениям.

Первое направление посвящено изучению свойств новых материалов, использование которых в акустооптике позволит улучшить характеристики устройств. Второе направление связано с исследованием оптоэлектронных систем с различными типами обратной связи — гибридной и чисто оптической. Системы с гибридной обратной связью представляют собой один из вариантов реализации оптоэлектронных осцилляторов, известных разнообразием режимов работы и широкими возможностями практического применения. Системы с чисто оптической обратной связью также вызывают интерес, поскольку открывают возможность генерации перестраиваемых оптических частотных гребенок.

Приобретенное оборудование предназначено для решения двух основных задач: исследования новых АО-материалов и изучения АО-систем с обратной связью. Целью материаловедческих исследований является создание более эффективных АО-устройств с улучшенными или качественно новыми характеристиками по сравнению с существующими, а также расширение спектрального диапазона эффективного функционирования АО-приборов в сторону среднего ИК-диапазона (до 12-15 мкм).

Поставленные задачи решаются экспериментально, на основе полученных данных проводятся расчеты и строятся теоретические модели.

За истекший период достигнут ряд значимых результатов. В частности, экспериментально изучена генерация оптических гребенок в акустооптической системе с полупроводниковым лазером, при этом показано, что появляющаяся благодаря использованию акустооптического фильтра возможность перестройки рабочей частоты позволяет управлять всеми параметрами генерируемых гребенок. Впервые продемонстрирована возможность получения двойных гребенок с использованием одного акустооптического фильтра при подаче двухчастотного электрического сигнала. Изучено функционирование безмодового лазера в случае накачки только спонтанным излучением оптического усилителя. Также впервые предложена и реализована генерация двойных гребенок в безмодовом лазере, которая осуществляется при подаче двухчастотного управляющего сигнала на акустооптический фильтр, причем спектральный интервал между линиями определяется разностью частот управляющего сигнала и может оперативно изменяться путем перестройки частоты генератора. Впервые предложена и продемонстрирована генерация четверных гребенок в безмодовом лазере, реализуемая при подаче трехчастотного управляющего сигнала.

Для изученной системы реализована схема измерений малых смещений. Показано, что использование четверных гребенок для решения этой задачи позволяет повысить точность измерений в шесть раз по сравнению с точностью, достижимой в обычном случае. Разработана схема измерений для определения малых смещений неизвестной величины, а также показано, что применение аналогичной схемы для измерения значений показателей преломления и их дисперсии позволяет проводить измерения с погрешностью порядка одного процента для третьего знака после запятой.

Изучены акустические и акустооптические свойства теллуридного стекла состава Ga10Ge15Te75 и показано, что его применение перспективно для создания АО-модуляторов и дефлекторов, работающих в диапазоне длин волн от 5 до 16 мкм.

Изучены акустические и акустооптические свойства оптически двуосных кристаллов на основе лития (LiGaSe2,LiInSe2,LiInS2) и кристалла LNM. Для кристалла LNM впервые выполнены измерения угло-частотных характеристик акустооптической дифракции, и на основе полученных данных построена теоретическая модель. Совокупность полученных данных показывает, что исследованные материалы могут быть использованы для создания быстродействующих оптических затворов и модуляторов неполяризованного светового излучения.

Акустооптика является разделом оптической электроники, тесно связанным с практическим применением и промышленным производством. Фактически развитие современной акустооптики обусловлено постоянно расширяющимся кругом применений и возрастающими требованиями со стороны практических задач. Так, необходимость изучения новых материалов, прозрачных в средней инфракрасной области, связана с проблемой управления излучением мощных CO2-лазеров, применяемых в металлообработке и медицине, а также с практической реализацией компактных приборов для проведения спектроскопических измерений в диапазоне пяти-двадцати микрометров, которому соответствуют полосы поглощения различных веществ, включая опасные газы.

Исследование оптически двуосных материалов открывает возможности для реализации новых, качественно иных геометрий акустооптической дифракции, позволяющих, например, осуществлять сканирование оптических пучков со сложным пространственным спектром. Такие устройства востребованы при прецизионной обработке поверхностей, в оптических ловушках, а также в системах лазерной локации.

Результаты проведенных научных исследований нашли отражение в двух магистерских диссертациях; кроме того, подготовлена к защите кандидатская диссертация. Ежегодно по теме исследований публикуется две-три статьи в ведущих научных журналах, результаты работы докладываются на всероссийских и международных конференциях и публикуются в соответствующих сборниках трудов. В рамках обеспечения доступа к научному оборудованию для сотрудников других подразделений, приобретенная аппаратура использовалась сотрудниками кафедры нанофотоники при проведении исследований эффекта Фарадея.

26 ноября 2025 года на факультете биоинженерии и биоинформатики МГУ состоялся 54-й семинар Программы развития Московского университета.

С докладом «Конфокальная лазерная микроскопия в биологии и медицине, возможности сверхвысокого разрешения» выступил Плотников Егор Юрьевич, доктор биологических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией структуры и функции митохондрий НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова.

Как рассмотреть то, что меньше длины волны света? Этот вопрос десятилетиями казался риторическим — ведь дифракционный предел оптической микроскопии (~250 нм по XY) считался непреодолимым. Тем не менее, именно от способности видеть мельчайшие детали зависит прогресс современной клеточной биологии: тонкая организация цитоскелета, динамика мембран, архитектура ядра — всё это лежит на границе возможностей классических методов.

Конфокальная микроскопия долгое время оставалась эталоном трёхмерной флуоресцентной визуализации. Её принцип — оптическое сечение образца с помощью точечного освещения и pinhole-апертуры, которая отсеивает рассеянное излучение, — позволил учёным впервые «заглянуть вглубь» клетки. Но и конфокал подчиняется законам дифракции. Прорыв произошёл с появлением технологий суперразрешения, способных обойти этот барьер без разрушения живых систем.

Одной из самых элегантных реализаций стала система Airyscan, встроенная в микроскоп Zeiss LSM 900. Вместо того чтобы отсечь большую часть света, как в классическом конфокале, Airyscan регистрирует весь Airy-диск с помощью 32-канального GaAsP-детектора и затем восстанавливает изображение вычислительно. В результате — повышение разрешения почти вдвое (до ~120 нм по XY), рост чувствительности в несколько раз и улучшение отношения сигнал/шум, при этом метод остаётся полностью совместимым со стандартными флуорофорами и живыми клетками.

В МГУ LSM 900 с Airyscan, закупленный по Программе развития Московского университета, стал ключевым инструментом для проверки молекулярных гипотез на клеточном уровне. С его помощью показано, что у беломорской губки отсутствуют интерфазные микротрубочки — уникальное явление, ранее известное лишь у простейших; выявлена роль онкогенной ГТФазы ARL4C в нуклеации микротрубочек; доказано, что соотношение изоформ актина напрямую влияет на архитектуру ядерной оболочки и степень компактизации хроматина.

Кроме того, с использованием этой системы исследовано действие трихостатина А: показано, что он замедляет пролиферацию фибробластов, одновременно стимулируя регенерацию нормальных почечных клеток, что открывает перспективы для терапии почечного повреждения. На том же приборе изучена роль кардиальных прогениторных клеток в восстановлении миокарда при ренокардиальном синдроме, а также проведена оценка биосовместимости новых полимеров для нейроинтерфейсов, позволившая выделить наиболее подходящие для клеток нейрального происхождения.

LSM 900 активно используется и для фундаментальных клеточных исследований — от анализа механизмов аутофагии и динамики митохондрий (включая открытие митохондриальной поры и измерение трансмембранного потенциала) до оценки устойчивости клеток к окислительному стрессу и визуализации кальциевых волн в ответ на повреждение.

В области растительной физиологии высокая чувствительность и точность системы по оси Z помогли раскрыть роль апоптотической протеазы фитаспазы в устойчивости растений к биотическим стрессам — открытие, имеющее прикладное значение для сельского хозяйства.

Эти исследования уже легли в основу публикаций в международных научных журналах и студенческих дипломных проектов.

Лекция познакомила слушателей с физическими принципами конфокальной микроскопии, идеями суперразрешения и конкретными примерами научных прорывов, сделанных с помощью LSM 900. Отдельное внимание было уделено тому, как современные визуализационные технологии становятся не только инструментом открытия, но и мощной образовательной платформой, формирующей новое поколение исследователей.

26 ноября 2025 года на факультете биоинженерии и биоинформатики МГУ состоялся 54-й семинар Программы развития Московского университета.

С докладом «Конфокальная лазерная микроскопия в биологии и медицине, возможности сверхвысокого разрешения» выступил Плотников Егор Юрьевич, доктор биологических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией структуры и функции митохондрий НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова.

Как рассмотреть то, что меньше длины волны света? Этот вопрос десятилетиями казался риторическим — ведь дифракционный предел оптической микроскопии (~250 нм по XY) считался непреодолимым. Тем не менее, именно от способности видеть мельчайшие детали зависит прогресс современной клеточной биологии: тонкая организация цитоскелета, динамика мембран, архитектура ядра — всё это лежит на границе возможностей классических методов.

Конфокальная микроскопия долгое время оставалась эталоном трёхмерной флуоресцентной визуализации. Её принцип — оптическое сечение образца с помощью точечного освещения и pinhole-апертуры, которая отсеивает рассеянное излучение, — позволил учёным впервые «заглянуть вглубь» клетки. Но и конфокал подчиняется законам дифракции. Прорыв произошёл с появлением технологий суперразрешения, способных обойти этот барьер без разрушения живых систем.

Одной из самых элегантных реализаций стала система Airyscan, встроенная в микроскоп Zeiss LSM 900. Вместо того чтобы отсечь большую часть света, как в классическом конфокале, Airyscan регистрирует весь Airy-диск с помощью 32-канального GaAsP-детектора и затем восстанавливает изображение вычислительно. В результате — повышение разрешения почти вдвое (до ~120 нм по XY), рост чувствительности в несколько раз и улучшение отношения сигнал/шум, при этом метод остаётся полностью совместимым со стандартными флуорофорами и живыми клетками.

В МГУ LSM 900 с Airyscan, закупленный по Программе развития Московского университета, стал ключевым инструментом для проверки молекулярных гипотез на клеточном уровне. С его помощью показано, что у беломорской губки отсутствуют интерфазные микротрубочки — уникальное явление, ранее известное лишь у простейших; выявлена роль онкогенной ГТФазы ARL4C в нуклеации микротрубочек; доказано, что соотношение изоформ актина напрямую влияет на архитектуру ядерной оболочки и степень компактизации хроматина.

Кроме того, с использованием этой системы исследовано действие трихостатина А: показано, что он замедляет пролиферацию фибробластов, одновременно стимулируя регенерацию нормальных почечных клеток, что открывает перспективы для терапии почечного повреждения. На том же приборе изучена роль кардиальных прогениторных клеток в восстановлении миокарда при ренокардиальном синдроме, а также проведена оценка биосовместимости новых полимеров для нейроинтерфейсов, позволившая выделить наиболее подходящие для клеток нейрального происхождения.

LSM 900 активно используется и для фундаментальных клеточных исследований — от анализа механизмов аутофагии и динамики митохондрий (включая открытие митохондриальной поры и измерение трансмембранного потенциала) до оценки устойчивости клеток к окислительному стрессу и визуализации кальциевых волн в ответ на повреждение.

В области растительной физиологии высокая чувствительность и точность системы по оси Z помогли раскрыть роль апоптотической протеазы фитаспазы в устойчивости растений к биотическим стрессам — открытие, имеющее прикладное значение для сельского хозяйства.

Эти исследования уже легли в основу публикаций в международных научных журналах и студенческих дипломных проектов.

Лекция познакомила слушателей с физическими принципами конфокальной микроскопии, идеями суперразрешения и конкретными примерами научных прорывов, сделанных с помощью LSM 900. Отдельное внимание было уделено тому, как современные визуализационные технологии становятся не только инструментом открытия, но и мощной образовательной платформой, формирующей новое поколение исследователей.

Приказом ректора № 1361 подведены итоги Конкурса работ, способствующих решению задач Программы развития Московского университета в 2025 году, в номинации «Выдающиеся научные статьи».

В конкурсной номинации оценивались параметры статей, опубликованных штатными сотрудниками МГУ в научных журналах, входящих в ядро РИНЦ, в 2024 году и в первой половине 2025 года (учитывалось число публикаций, их значимость и др.).

Поздравляем победителей конкурса!