Хорт, Павло СергійовичПавло СергійовичХортЄщенко, Олег Анатолійович2026-04-072026-04-072026-03-27Хорт П.С. Плазмонне підсилення оптичних властивостей гібридних наносистем “полімер – наночастинки металу – флюорофор” : дис. ... доктора філософії : 104 Фізика та астрономія. Київ, 2026. 194 с.УДК 535.21;535.37;535.34;543.4https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/14586Хорт П.С. Плазмонне підсилення оптичних властивостей гібридних наносистем “полімер – наночастинки металу – флюорофор” – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки). –Київський національний університет імені Тараса Шевченка. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2026. Дисертаційна робота присвячена вивченню плазмонних ефектів в потрійних гібридних наносистемах типу “полімер – наночастинки металу – флюорофор”. Дисертація складається зі вступу, п’яти оригінальних розділів, висновків, списку використаних джерел та додатку. У вступі наведено обґрунтування вибраної теми досліджень, визначено мету, сформульовано об’єкт та предмет досліджень, окреслено методи проведення досліджень, вказано зв’язок роботи з науковими програмами та апробацію досліджень. У першому розділі зроблено огляд сучасного стану досліджень за обраною тематикою. Розглянуто механізми виникнення поверхневого плазмонного резонансу в наночастинках металів, застосування таких частинок, та особливості плазмонного підсилення оптичних процесів металевими наночастинками. Викладено основи теорії гібридизації плазмонних та екситонних станів. Наведено інформацію про застосування термочутливих полімерів в фотоніці та медицині, а також описано фізичний принцип фотодинамічної терапії. У другому розділі міститься опис об’єктів досліджень, їх синтезу та виготовлення, а також детальна інформація про використані в роботі експериментальні методи досліджень. Досліджувані системи – трьохкомпонентні наногібриди “полімер – наночастинки металу – флюорофор” досліджувалися переважно оптичними методами, а саме шляхом вимірювання спектрів поглинання та фотолюмінесценції, а також за допомогою методу динамічного розсіяння світла. Додатково, для визначення морфології систем було застосовано метод просвічуючої електронної мікроскопії. В третьому розділі розглядаються системи “термочутливий полімер D-g-PNIPAM – наночастинки золота – флюорофор”. Як флюорофор використовувалися органічний барвник перілендіїмід та квантові точки CdTe. У спектрі поглинання водного розчину наночастинок D-g-PNIPAM/НЧ Au/КТ CdTe спостерігалося розщеплення піку поглинання, яке вказує на утворення плекситонів – квазічастинок у гібридній наносистемі, що виникають внаслідок резонансної взаємодії (гібридизації) поверхневих плазмонів у наночастинках Au та екситонів у квантових точках CdTe. Величина плекситонного розщеплення (0,84 еВ) виявилася більшою, ніж комбінована спектральна ширина піків плазмона та екситона (0,11 еВ), що свідчить про існування сильного плазмон-екситонного зв’язку. Для систем D-g-PNIPAM/НЧ Au/PDI було виявлено оборотний ефект підсилення-гасіння фотолюмінесценції в 1,5 рази під час циклу нагрівання-охолодження в діапазоні температур 25–47 °C. В четвертому розділі було розглянуто системи “полімер – наночастинки металу – фотосенсибілізатор цинк-тетрафенілпорфірин”. Як полімер використовувалися декстран-поліакриламід та декстран-поліакриламід в аніонній формі. Матеріалом металевих наночастинок були Au або Ag. Для систем ZnTPP/D-g-PAA/НЧ Au, котрі виявилися стійкими до агрегації та випадіння осаду, було виявлено плазмонне підсилення фотогенерації синглетного кисню в 3.2 рази, а також високий рівень бактерицидної ефективності відносно колоній Staphylococcus aureus. У системах ZnTPP/D-g-PAAan/НЧ Au було отримано 2.6-кратне плазмонне підсилення фотогенерації синглетного кисню порівняно з вільним ZnTPP, а також швидку та ефективну інактивацію Staphylococcus aureus такими системами під впливом світлового опромінення. Для систем ZnTPP/D-g-PAA/НЧ Au та ZnTPP/D-g-PAA/НЧ Ag фотодинамічну ефективність було оцінено in vitro з використанням ракових клітин лінії LNCaP. Для обох систем спостерігалося збільшення рівня фотогенерації синглетного кисню, та було виявлено, що наногібриди ZnTPP/D-g-PAA/НЧ Ag мають значно вищу протиракову активність (82%) порівняно з ZnTPP/D-g-PAA/НЧ Au (45%). У п’ятому розділі було досліджено системи ZnTPP/D-g-PNIPAM/НЧ Au. Було виявлено агрегаційну стабільність таких систем до 7 днів після змішування. Спостерігалося збільшення фотогенерації синглетного кисню такою системою в 2.7 рази порівняно з вільним ZnTPP. Біологічні дослідження in vitro з Staphylococcus aureus показали хороший рівень фотодинамічної ефективності такої системи, причому було помічено значне підвищення бактерицидної ефективності системи при температурах вище точки LCST переходу та низьких дозах світлового опромінення. Ключові слова: наночастинки, поверхневий плазмонний резонанс, плазмонне підсилення, полімерні наноносії, фотодинамічна терапія, плекситони, флюоресценція.Khort P.S. Plasmonic enhancement of optical properties of three-component hybrid nanosystems “polymer – metal nanoparticles – fluorophore”. Qualifying scientific work as a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the specialty 104 “Physics and Astronomy” (10 – Natural Sciences). – Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, 2026. The dissertation is devoted to the study of plasmonic effects in ternary hybrid nanosystems of the type of “polymer – metal nanoparticles – fluorophore”. The dissertation consists of an introduction, five original chapters, conclusions, a list of used sources and an appendix. The introduction provides a justification for the chosen research topic, defines the goal, formulates the object and subject of research, outlines the methods of conducting research, indicates the connection of the work with scientific programs and testing of research. The first section provides an overview of the current state of research on the chosen topic. The mechanisms of the emergence of surface plasmon resonance in metal nanoparticles, the application of such particles, and the features of plasmon enhancement of optical processes by metal nanoparticles are considered. The basics of the theory of hybridization of plasmonic and excitonic states are outlined. Information is provided on the application of thermoresponsive polymers in photonics and medicine, and the physical principle of photodynamic therapy is also described. The second section contains a description of the research objects, their synthesis and fabrication, as well as detailed information on the experimental research methods used in the work. The studied systems – three-component nanohybrids "polymer - metal nanoparticles - fluorophore" were studied primarily by optical methods, namely by measuring the absorption and photoluminescence spectra, as well as by using the dynamic light scattering method. Additionally, the transmission electron microscopy method was used to determine the morphology of the systems. The third section considers the systems "thermosensitive polymer D-g-PNIPAM - gold nanoparticles - fluorophore". The organic dye perylenediimide and CdTe quantum dots were used as fluorophores. In the absorption spectrum of the aqueous solution of D-g-PNIPAM/Au NPs/CdTe QDs, the absorption peak splitting was observed, which indicated the formation of plexcitons - quasiparticles in the hybrid nanosystem, arising from the resonant coupling (hybridization) of surface plasmons in Au nanoparticles and excitons in CdTe quantum dots. The plexciton splitting (0.84 eV) was found to be sufficiently larger than the combined spectral width of the plasmon and exciton peaks (0.11 eV), which indicates the presence of strong plasmon-exciton coupling. For the D-g-PNIPAM/Au NPs/PDI systems, a reversible effect of photoluminescence enhancement-quenching by a factor of 1.5 was found during the heating-cooling cycle in the temperature range of 25–47 °C. In the fourth section, we considered the systems “polymer – metal nanoparticles – photosensitizer zinc tetraphenylporphyrin”. Dextran-polyacrylamide and dextran-polyacrylamide in anionic form were used as polymers. Metal nanoparticles of Au or Ag were used. For the ZnTPP/D-g-PAA/Au NP systems, which were stable to aggregation and precipitation, a 3.2-fold plasmon enhancement of singlet oxygen photogeneration was revealed, and a high level of bactericidal efficiency against Staphylococcus aureus colonies was found. In the ZnTPP/D-g-PAAan/Au NP systems, a 2.6-fold plasmon enhancement of singlet oxygen photogeneration was obtained compared to bare ZnTPP, as well as rapid and effective inactivation of Staphylococcus aureus by such systems under the influence of light irradiation. For the systems ZnTPP/D-g-PAA/Au NPs and ZnTPP/D-g-PAA/Ag NPs, the photodynamic efficiency was evaluated in vitro using LNCaP cancer cells. For both systems, an increase in the level of singlet oxygen photogeneration was observed, and it was found that the ZnTPP/D-g-PAA/Ag NPs nanohybrids have significantly higher anticancer activity (82%) compared to ZnTPP/D-g-PAA/Au NPs (45%). In the fifth section, the ZnTPP/D-g-PNIPAM/Au NPs systems were studied. The aggregation stability of such systems was revealed up to 7 days after mixing. A 2.7-fold increase in singlet oxygen photogeneration was observed with this system compared to bare ZnTPP. In vitro biological studies with Staphylococcus aureus showed a good level of photodynamic efficiency of this system, with a significant increase in the bactericidal efficiency of the system at temperatures above the LCST transition point and low doses of light irradiation. Keywords: nanoparticles, surface plasmon resonance, plasmon enhancement, polymer nanocarriers, photodynamic therapy, plexcitons, fluorescence.ukнаночастинкиповерхневий плазмонний резонансплазмонне підсиленняполімерні наноносіїфотодинамічна терапіяплекситонифлюоресценція.nanoparticlessurface plasmon resonanceplasmon enhancementpolymer nanocarriersphotodynamic therapyplexcitonsfluorescence.Дисертація