ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ 

Первый этап (1973–1990 гг.)

Организация научной лаборатории, выбор приоритетов

В 1973 году на работу в Гродно приехал молодой ученый Кивач Л. Н., выпускник аспирантуры кафедры общей физики БГУ, представитель научной школы, созданной учеником Вавилова С.И. академиком Севченко А. Н. Таким образом, научный коллектив кафедры формировался как ответвление научно-педагогической школы Севченко А.Н. и С.И. Вавилова. Кивач Л.Н. развернул активную работу по созданию научной базы исследований. Для научной работы он привлек наиболее талантливых студентов-физиков, среди которых были Гачко Г.А., Маскевич С.А., Кондаков В.И. Этот небольшой коллектив вместе с руководителем образовал костяк научной лаборатории, которая получила название «Лаборатория молекулярной спектроскопии».

Тематикой первых исследований была люминесценция молекул органических красителей, в том числе и красителей, используемых для создания новых лазеров. Одним из важнейших результатов этих исследований было завершение Кивачем Л.Н. работы над кандидатской диссертацией и ее успешная защита в 1978 году.

В созданной лаборатории кроме научных исследований начались выполняться первые дипломные и первые хоздоговорные работы в университете.

Тематика хоздоворов:

• Разработка метода неразрушающего контроля лучевой прочности конструкционных оптических стекол, проведение испытаний на лучевую прочность этих изделий;

• Система регистрации ультракоротких световых импульсов;

• Фотоэлектрическая система слежения за слабосветящимися объектами.

Выполнение хоздоговорных работ позволяло значительно улучшать материальную базу лаборатории.

С самого начала организации лаборатории на кафедре в качестве основного научного направления была определена спектроскопия биологически активных молекул. С этой целью налаживались научные связи с созданным в Гродно Институтом биохимии. Директор института академик Островский Ю.М. придавал большое значение использованию спектральных методов в биохимии. Он оказал значительную помощь в развитии материальной базы лаборатории.

Первые исследования биологически активных молекул были выполнены аспирантами Гачко Г.А. и Маскевичем С.А.

 

Исследования проводят аспиранты Гачко Г.А. и Маскевич С.А. (1980 г.)

 

В лаборатории определились два основных направления ее деятельности: собственно спектральные исследования биомолекул и совершенствование экспериментальных систем исследований. Первое направление возглавил Маскевич С.А., второе - Гачко Г.А.

Для проведения исследований в лаборатории использовались высокоэффективные методы молекулярной спектроскопии - флуориметрия, спектроскопия комбинационного рассеяния света, спектрофотометрия. Созданные в лаборатории на базе стандартных спектральных приборов люминесцентная установка с временным разрешением, а также спектрометр комбинационного рассеяния света, превосходили по чувствительности серийно выпускаемые приборы. Это позволяло решать сложные спектрально-структурные задачи для исследуемых объектов. Нацеленность лаборатории на проведение прикладных исследований биологически активных молекул сохраняется и по настоящее время. Также продолжаются исследования традиционными методами: методом люминесценции и комбинационного рассеяния света.

Второй этап (1990–2000 гг.)

Выбор стратегии и направлений исследований

Характерной особенностью второго этапа развития лаборатории был переход от исследований отдельных молекул к исследованию белковых молекул и сложных биомолекулярных комплексов. Также в лаборатории были освоены новые методы исследований, к числу которых относятся гигантское комбинационное рассеяние света (ГКР), кинетическая флуориметрия и квантово-химические методы расчета.

Следует отметить, что исследования физических и прикладных вопросов ГКР в Беларуси ранее не выполнялись.

В результате целенаправленной работы была разработана уникальная технология получения новых субстратов для ГКР. Наша лаборатория долгое время была единственным в Республике Беларусь научным центром, разрабатывавшим это перспективное и интенсивно развиваемое во многих научных центрах мира направление. Примечательно, что в последнее время удалось получить субстраты (плазмонные пленки с варьируемыми оптическими характеристиками), позволяющие усиливать сигнал не только комбинационного рассеяния света, но и люминесценции некоторых адсорбированных молекул. Это позволило создать совершенно новое научное направление “Спектроскопия усиленного поверхностью вторичного излучения адсорбатов”.

Одновременно в лаборатории получило развитие второе направление – кинетическая флуорометрия, основным преимуществом которой является возможность изучать процессы в молекулярных системах, происходящие за времена порядка одной миллиардной доли секунды. Многие стадии процессов на молекулярном уровне, имеющие место в живой природе, протекают именно в этом временном диапазоне. Это делает данный метод особенно привлекательным для биофизических исследований. Для развития этого метода в лаборатории была создана уникальная установка «Импульсный флуорометр» и соответствующее программное обеспечение для обработки результатов измерений.

Развитию исследовательского потенциала лаборатории способствовало плодотворное сотрудничество лаборатории с находившимся в г. Гродно подразделениями НАН РБ Институтом биохимии им. Ю.М.Островского и Отделом проблем ресурсосбережения (директор – академик А.И. Свириденок).

Свою позитивную личную роль в развитии лаборатории сыграли выпускник аспирантуры БГУ Войтукевич Ю.А, направленный для продолжения исследований в Гродно, который за время работы защитил свою диссертацию и способствовал исследованиям по основной тематике; вед. научный сотрудник Отдела проблем ресурсосбережения НАН РБ Свекло И.Ф., который привнес в арсенал наших экспериментальных методов исследования атомно-силовую микроскопию, а также оставившие по разным причинам научную работу на кафедре Тильга А.Д., Удовыдченко В.Р., Зыбельт В.К., Башарин С.К.

 Середина 90-х годов – начало активного сотрудничества лаборатории с научными центрами РБ, России и дальнего зарубежья. Лаборатория участвует в выполнении научных проектов по программе Евросоюза INTAS, направленной на поддержку исследований в независимых государствах, возникших на постсоветском пространстве:

 ■ «Novel spectroscopic approaches to studies of biomolecular structure and interactions at the molecular and cellular levels», совместно с Институтом биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова РАН (Москва, Россия), Реймским университетом (Реймс, Франция), Институтом им. Макса Планка (Мюнхен, Германия), Сельскохозяйственным университетом (Афины, Греция), Йоркским университетом (Йорк, Великобритания). ИНТАС 93-1829.

 ■ «Structural Basis of Human DNA Topoisomerases I and II Functions and Molecular Mechanisms of Their Poisoning by Antitumour Drugs», совместно с Институтом биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова РАН (Москва, Россия), Институтом молекулярной биологии и генетики АН Украины (Киев, Украина), Институтом молекулярной биологии им. Эндельгардта РАН (Москва, Росия), Сибирским институтом физиологии и биохимии растений Сибирским Отд. РАН (Иркутск, Россия), Реймским университетом (Реймс, Франция), Йоркским университетом (Йорк, Великобритания), Национальным технологическим университетом (Афины, Греция). ИНТАС 97-0522.

В результате участия в этих проектах коллектив лаборатории получил широкое признание, а также неоценимый опыт работы над научными проблемами совместно с ведущими научными центрами России, Украины и Европы.  

В этот период сотрудниками лаборатории было защищено две докторские (Кивач Л.Н, Маскевич С.А) и четыре кандидатские (Маскевич А.А., Подтынченко С.Г., Стрекаль Н.Д., Войтукевич Ю.А.) диссертации.

Третий этап (2000–наст.время)

 

Интенсивное международное сотрудничество, нанотехнологии

Особенностью третьего этапа развития лаборатории является широкое сотрудничество и интеграция с ведущими в области спектроскопии и нанотехнологий научными центрами РБ, России, Украины и дальнего зарубежья (Франции, Германии, Канады), в результате которых существенно расширилась в сторону нанотехнологий тематика исследований, повысилось их качество. По некоторым направлениям наши исследования достигли мирового уровня и мы заняли прочные позиции в области нанофотоники и молекулярных роторов, что подтверждается высоким индексом цитирования опубликованных нашим коллективом научных работ. Лабораторией стали интересоваться и предлагать сотрудничество исследователи многих научных центров, предлагать для научного руководства своих аспирантов. Показательной в этом плане является защита в 2009 году кандидатской диссертации научным сотрудником Института физики НАН РБ, выполненной в ГрГУ (кафедра общей физики) под руководством доцента Стрекаль Н.Д.

 

 

На этом этапе продолжены исследования биоорганических молекул используемыми методами флуоресценции, колебательной спектроскопии, в том числе и методом спектроскопии ГКР. Также продолжились работы по дальнейшему развитию этих методов.  

По предложению наших французских коллег в конце 90 гг. в лаборатории начаты исследования квантовых точек и создание на их основе наноразмерных устройств для различных применений. Сейчас это активно развиваемое в нашей лаборатории научное направление.  

Выполнены два международных проекта INTAS-2002 в сотрудничестве с учеными Франции, Греции, Италии, Англии, России, Украины: 

■ Semiconductor nanocrystals as efficient fluorescent labels: synthesis, bioconjugation and applications to non-isotopic analysis of biomolecules.  

Проект выполнен при совместном участии Института биоорганической химии РАН (Москва), Государственный оптический институт РАН (С.Петербург), Реймский университет (Франция), Йоркский университет (Великобритания). 

■ Enhanced luminescence and Raman scattering in periodic nanostructures Проект выполнен при совместном участии Института молекулярной и атомной физики АНБ (Минск), Государственный оптический институт РАН (С.Петербург), Университет Дортмунда (Германия), Университет Утрехта (Германия).  

В этот период сотрудниками лаборатории было защищено пять кандидатских диссертаций (Василюк Г.Т., Герман А.Е., Степуро В.И., Мотевич И.Г., Кулакович О.С.). 

 

---

Активное сотрудничество с ведущими научными центрами страны, а также стран ближнего и дальнего зарубежья предполагается развивать и в ближайшем будущем. Это позволяет научному коллективу кафедры, привлекая молодежь, участвовать в решении самых актуальных научных задач, использовать богатый научный опыт, информационные ресурсы и экспериментальную базу своих коллег. В условиях ограниченного финансирования развития научной материальной базы это является очень важным.  

Таким образом, на кафедре накоплен большой опыт решения фундаментальных задач молекулярной спектроскопии и нанофотоники. Имеются уникальные экспериментальные установки для проведения исследований. Однако впереди стоят не менее важные задачи, среди которых наиболее важным является практическая реализация научных разработок.