Проведен согласованный расчет частот и интенсивностей нормальных колебаний представителей стероидных фитогормонов, обладающих биологической активностью, - молекул гомобрассинолида и (22S,23S)-24-эпибрассинолида - в рамках оригинального комбинированного подхода, сочетающего классический анализ нормальных колебаний методом молекулярной механики с квантово-химической оценкой абсолютных интенсивностей. На основе сопоставления экспериментальных и теоретических спектральных кривых поглощения дана интерпретация полос поглощения ИК спектров и проведена оценка влияния структурных различий в пределах боковой цепи этих молекул на формирование их ИК спектров в области 1500-950 см^-1 .

Методом теории функционала плотности (DFT) в приближении B3LYP/6-31++ G(d, p) и wb97xd/6-31++ G(д, р) осуществлены расчеты структуры и колебаний 5-хлорурацила (5-ClU) и его наиболее стабильного димера. Колебательные расчеты мономерной и димерной форм проводились с использованием приближений гармонического и ангармонического осцилляторов с одинаковыми базисными наборами. Полный колебательный анализ молекулы выполнен путем объединения данных комбинационного рассеяния, ИК-Фурье-спектроскопии и квантово-химических расчетов. Проведен анализ докинга ДНК с молекулой 5-ClU. Молекула 5-ClU связывается с активным центром ДНК посредством водородных связей. Показано, что закрепленный лиганд образует стабильный комплекс с ДНК со сродством связывания -5.3 ккал/моль.

Экспериментально исследована ориентация жидкокристаллического мономера слоями фотосшиваемых полимеров с метакрилатной основной цепью и фотодимеризующимися боковыми фоточувствительными группами. Исследуемые полимеры демонстрируют эффект фотостимулированной ориентации после натирания тканью, как и полимеры бензальдегидного типа, однако требуемая экспозиционная доза облучения светом l = 365 нм для них на два порядка меньше благодаря длинноволновому сдвигу спектров поглощения. Доступность мощных светодиодов, излучающих на этой длине волны, открывает перспективу многократного увеличения производительности процесса формирования ориентирующих слоев для жидкокристаллических материалов на основе полимеров с эффектом фотостимулированной ориентации. Становится возможным также эффективное применение лазеров с длиной волны излучения 355 нм для записи ориентирующих голограмм.

Рассчитана временная кинетика оптически индуцированной анизотропии молекулярных комплексов с неравновесным вращательным распределением, возникающим в процессе их образовании в газовой фазе. Показано, что в кинетике релаксации анизотропии появляются затухающие периодические осцилляции, период и амплитуда которых зависят от дополнительных угловых моментов. Дополнительные угловые моменты определяются векторами моментов сил при поступательно-вращательном обмене с учетом закона сохранения полного углового момента молекул, образующих комплекс. С ростом их величины процесс релаксации анизотропии становится в значительной мере промодулированным. Оценка степени модуляции оптической анизотропии и моментов сил при возникновении химических связей может быть использована для выяснения стереодинамики процесса комплексообразования.

Разработана многопараметрическая модель для калибровки содержания льняного масла в бинарной смеси с нерафинированным подсолнечным маслом по спектрам оптической плотности в УФ, видимом и ближнем ИК диапазонах на основе метода главных компонент, кластерного анализа и линейного метода интервальной проекции на латентные структуры. Разработанная модель характеризуется меньшей среднеквадратичной ошибкой (0.12 %) по сравнению с классической содержательной моделью (0.42 %) и многопараметрической моделью (0.63 %), использующей весь измеренный спектральный диапазон.

Люминофоры SrIn₂O₄, легированные ионом Sm³⁺ , получены методом сжигания раствора. Синтезированные люминофоры охарактеризованы с использованием порошкового рентгенодифракционного анализа. Спектры возбуждения и эмиссии легированных Sm³⁺ SrIn₂O₄ материалов проанализированы при комнатной температуре. Люминофор SrIn₂O₄:Sm³⁺ излучает в областях 568-578, 606-617, 660 и 720 нм при УФ возбуждении на l = 300 нм. Исследованы фотолюминесцентные свойства синтезированных люминофоров с различными концентрациями ионов Sm³⁺ . Установлено, что оптимальная концентрация ионов Sm³⁺ в SrIn₂O₄ составляет 0.02 моль.

Исследована термолюминесценция (ТЛ) в области 400 нм облученных УФ излучением (254.7 нм) богатых кальцием карбонатов неорганического (арагонит) и биогенного (экзоскелет моллюска) происхождения. Образцы имеют сложные спектры ТЛ; в то же время показывают приемлемую чувствительность ТЛ к воздействию облучения в коротковолновом УФ C-диапазоне (УФC) и стабильность ТЛ-сигнала, вызванного УФ излучением, с начальным быстрым затуханием (~70% для арагонита и 40% для биогенного карбоната) при сохранении стабильности от 75 до 150 ч. Реакция на дозу демонстрирует значительный разброс до воздействия УФ излучения в течение 8 ч, что может быть связано с сочетанием механизма фотопереноса ТЛ, процесса обесцвечивания и частично ионизирующего эффекта УФС излучения.

В температурном диапазоне 80-300 К исследованы спектры рентгенолюминесценции тонких пленок β-Ga₂O₃, полученных высокочастотным ионно-плазменным распылением. В рамках модели линейной электрон-фононной связи проведено моделирование измеренных спектров. На основе температурной зависимости выделенных полос люминесценции установлена ассоциативная природа центров люминесценции с максимумами свечения в областях 2.95 и 3.14 эВ и проведен анализ полученных результатов.

Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики водных растворов 5,10,15,20-тетра-(3-N-метилпиридил)-порфирина при температуре 290±2 К и идентифицированы индивидуальные спектры поглощения и флуоресценции атропизомеров, формирующихся в результате различной ориентации метилированного атома азота пиридильных заместителей относительно средней плоскости тетрапиррольного макроцикла.

Теоретически исследовано влияние тепловой нелинейности, обусловленной температурной зависимостью теплофизических параметров подложки, газового слоя и непрозрачного образца, а также ее степенью черноты, на характеристики нелинейного фотоакустического (ФА) сигнала на основной (ОГ) и второй (ВГ) гармониках при его газомикрофонной регистрации. Показано, что зависимость амплитуды ОГ от частоты ~w^-1/2, для ВГ ~w^-3/2. Зависимость амплитуды ОГ от интенсивности падающего луча является нетривиальной и выражается посредством зависимости приращения температур облучаемой Q₀ и тыловой W₀ сторон поверхности образца от I₀, в то время как эта же зависимость для ВГ ~I₀² .

Проведено систематическое исследование эффективности равномерно пригодного приближения для описания квантовой модели Раби вне рамок приближения вращающейся волны. Вычислены корреляционные характеристики электромагнитного поля в резонаторе и рассмотрены физические эффекты, которые обусловлены антивращающими слагаемыми в гамильтониане.

Представлены оптические спектры пропускания и отражения монокристаллических пластинок оксида цинка (ZnO), имплантированного ионами Co⁺ с энергией 40 кэВ и высокими дозами (0.5-1.5) × 10¹⁷ см^-2. В спектрах пропускания наблюдаются снижение пропускания с ростом дозы имплантации, а также сдвиг края оптического пропускания в длинноволновую область и три полосы поглощения в диапазоне 550-680 нм. Полосы и их положения характерны для оптически активных ионов Со²⁺, находящихся в позициях замещения катионов цинка в матрице ZnO. Коэффициент отражения при регистрации с имплантированной стороны пластинки ZnO монотонно возрастает с увеличением дозы. Как в исходных, так и в имплантированных пластинках ZnO при регистрации спектров отражения c обратной (необлученной) стороны наблюдается характерная структура при λ = 375 нм, обусловленная экситонным отражением. Моделирование величин пропускания и отражения света в имплантированных кобальтом образцах ZnO проведено в рамках трехслойной модели, в которой первый поверхностный слой содержит нановключения кобальта, второй, более заглубленный слой представляет собой твердый раствор замещения ионов кобальта в матрице ZnO, третий слой - оставшаяся, необлученная часть пластинки ZnO. В результате моделирования определены эффективные показатели преломления двух слоев ZnO, содержащих имплантированную примесь кобальта в различных фазовых состояниях.

Рассмотрена возможность использования монокристаллов титанатов иттрия в квантовой электронике. Разработана технология выращивания монокристаллов титанатов иттрия, легированных ионами неодима методом оптической зонной плавки. Проведены исследования спектров поглощения и люминесценции в интервале от гелиевых до комнатных температур и лазерной генерации. На основе анализа спектроскопических данных построена диаграмма энергетических уровней иона Nd³⁺ в решетке титаната иттрия. Показано, что ионы неодима в решетке титаната иттрия образуют два вида оптических центров. Приведены результаты исследования лазерной генерации в импульсном режиме при комнатной и азотной температурах.

Предложен способ определения массового коэффициента поглощения при рентгенофлуоресцентном анализе двухслойных тонкопленочных систем Cr/Co на подложках из поликора с использованием простых в изготовлении унифицированных пленочных слоев, получаемых нанесением хрома на подложки из пленки полимера. Рассчитаны поправочные коэффициенты, учитывающие ослабление первичного излучения рентгеновской трубки и интенсивности аналитических линий элемента нижнего слоя в верхнем слое.

Рассматриваются практические аспекты моделирования однослойных тонкопленочных покрытий при интерпретации результатов эллипсометрических измерений. Сформулированы ограничения, накладываемые на количество и параметры слоев модели, толщиной скин-слоя и погрешностью измерений. Представленные теоретические заключения экспериментально подтверждены исследованиями тонких пленок состава La_0.7Sr_0.3 MnO₃ и In₂O₃.

Представлены результаты экспериментальных исследований плазмон-стимулированного преобразования (конверсии) поляризации излучения для Au-решеток с различным соотношением периода решетки и длины волны возбуждения (в том числе впервые исследуемых высокочастотных, для которых отношение длины волны к периоду близко к 2), а также с различной глубиной модуляции. Решетки для исследований изготовлены с помощью интерференционной литографии с использованием халькогенидных фоторезистов. Эффект конверсии поляризации изучен с помощью измерения угловых зависимостей (от угла падения и азимутального угла) зеркального отражения линейно поляризованного монохроматического излучения He-Ne-лазера. Установлено, что для низкочастотных решеток с периодом, большим длины волны, а также решеток с промежуточной частотой (период решетки несколько меньше длины волны) максимальная эффективность преобразования p-поляризованного излучения в s-поляризованное достигается при азимуте ~45° и определяется глубиной модуляции. Однако для высокочастотных решеток, на которых поверхностные плазмон-поляритоны возбуждаются при больших углах падения и азимутальных углах, значительно меньших 45°, интенсивность полученной s-компоненты на порядок меньше, чем для более низкочастотных решеток. Таким образом, эффективность конверсии поляризации, стимулированной возбуждением поверхностных плазмонов, определяется не только глубиной модуляции решетки h/d, но и отношением длины волны возбуждающего света к периоду решетки λ/d.

Одностадийная методика с использованием карбодиимидной конденсации предложена для контролируемой функционализации водорастворимых полупроводниковых квантовых точек (КТ) азидными группами. Контролируемое изменение поверхностной плотности функциональных групп и дзета-потенциала продемонстрировано при модификации анионных и аналогичных цвиттер-ионных полимеринкапсулированных CdSe/ZnS КТ типа ядро-оболочка. Этаноламин-О-сульфат, амино-тетраэтиленгликоль (H₂N-ТЭГ-OH) и аминотетраэтиленгликоль-азид (H₂N-ТЭГ-N₃) использованы в качестве модификаторов. Функционализация исследована путем изучения кинетики конъюгации органического красителя JOE с КТ по реакции азид-алкинового циклоприсоединения, промотированного напряжением в цикле (ЦПНЦ). Обнаружено, что реакционная способность КТ в ЦПНЦ практически пропорциональна относительной плотности азидных групп на поверхности КТ и дзета-потенциал КТ коррелирует с соотношением количества модификаторов. Показано, что азидные группы на поверхности КТ могут быть легко и в мягких условиях трансформированы в первичные аминогруппы при использовании трис(2-карбоксиэтил)фосфина в качестве восстановителя. Применимость поверхностно-функционализированных КТ для биоконъюгации продемонстрирована путем конъюгации с флуоресцентно-меченным бычьим сывороточным альбумином.

Для количественного обнаружения полисульфида водорода (H₂S_n, n > 1) в биосистемах предложен двухфотонный флуоресцентный зонд N_p-S_n на основе структуры D-π-A двухфотонного флуорофора - производного 4-гидрокси-1,8-нафталимида и 2-фтор-5-нитробензойной кислоты H₂S_n. Зонд N_p-S_n продемонстрировал более чем 80-кратное усиление флуоресценции при 550 нм по сравнению с H₂S_n и высокую чувствительность с пределом обнаружения 33 нМ. Он используется для флуоресцентной визуализации H₂S_n в живых клетках при двухфотонном возбуждении (820 нм).

Исследована возможность совместного использования гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) и нанотехнологии для определения факторов воспаления пародонта. Для создания маркеров антител синтезированы наночастицы серебра и осуществлена модификация их поверхности. Разработан метод поэтапного иммуноанализа для чувствительного детектирования цитокинов ФНО-α и Ил-1β. Получена линейная зависимость интенсивности ГКР от концентрации цитокинов ФНО-α и Ил-1β. Результаты детектирования этих биомаркеров в десневой кревикулярной жидкости показали, что разработанный метод обладает высокой степенью избирательности и хорошей воспроизводимостью иммуноанализа.

Выполнена оценка влияния “цветения” фитопланктона на изменение с глубиной фотосинтетически активной радиации (ФАР), спектрального состава ФАР в прибрежных водах и способности фитопланктона поглощать ФАР в море. Десятикратное увеличение концентрации хлорофилла а (от 0.4 до 4.0 мг/м³) в процессе “цветения” диатомовых/динофлагеллят приводит к уменьшению прозрачности вод и сужению зоны фотосинтеза, а следовательно, снижению средней ФАР в слое существования фитопланктона в ~2 раза. “Цветение” диатомовых/динофлагеллят сопровождается изменением спектрального состава излучения на глубинах с одинаковым уровнем ФАР (оптических глубинах): на границе зоны фотосинтеза максимум спектра горизонтальной облученности смещается в длинноволновую область (~550-600 нм) по сравнению с фоновыми условиями (~500-550 нм). Увеличение биомассы диатомовых/динофлагеллят и сопутствующее этому изменение спектральных характеристик проникающего излучения сопровождаются снижением удельной эффективности поглощения света пигментами фитопланктона до ~3 раз по сравнению с фоновыми условиями на одинаковых оптических глубинах. При “цветении” кокколитофорид спектральный состав излучения на фиксированных оптических глубинах и способность клеток поглощать свет изменяются незначительно по сравнению с фоновыми условиями.

Обсуждается методология комплексного наземного и спутникового мониторинга атмосферного аэрозоля. Описан алгоритм обработки данных согласованных лидарных и радиометрических измерений (LRS). Алгоритм апробирован для изучения высотных профилей параметров аэрозоля в окрестностях станций AERONET с привлечением данных наземных солнечных радиометров и спутникового лидара CALIOP. Для проверки результатов спутникового зондирования использованы скоординированные измерения радиометрами сети AERONET и наземными многоволновыми лидарами на станциях дистанционного зондирования Института физики НАН Беларуси (Минск, Беларусь), Института оптики атмосферы СО РАН (Томск, Россия) и КРСУ (Теплоключенка, Кыргызстан).

Проведено трассовое измерение атмосферного пропускания в области 3000-3450 нм с использованием перестраиваемого лидара среднего ИК диапазона в Нью-Дели (28.7° с.ш., 77.1° в.д.), Индия. Разработанная перестраиваемая ИК лидарная система посылает в атмосферу лазерное излучение в указанном диапазоне длин волн с интервалом 1 нм. Приемный телескоп Кассегрена диаметром 200 мм с детектором на основе кадмиевого ртутного теллурида используется для сбора излучения, обратно рассеянного из атмосферы. Лазерное излучение, отраженное от вышки, расположенной на расстоянии 400 м, использовано для формирования спектра пропускания. Обсуждаются данные, полученные в ходе дневных измерений. Спектры пропускания мало изменяются на протяжении нескольких дней, что свидетельствует о стабильности работы системы. Измеренные спектры сравниваются с моделью пропускания SkyCalc, созданной с помощью онлайн-базы данных. Предварительный анализ показывает, что указанные спектры в целом хорошо согласуются, хотя имеется небольшой сдвиг по длинам волн. Проанализирована база данных HITRAN и определены основные возможные молекулы, поглощающие в указанном диапазоне частот. Обсуждаются источники загрязняющих атмосферу веществ, которые поглощают в рассматриваемом диапазоне частот.

Проанализированы особенности и проблемы основных подходов к измерению шумов частоты лазеров. Предложен метод, при котором используются разбалансированный волоконно-оптический интерферометр, формирование на выходе оптической схемы сигнала поднесущей частоты, модулированной по фазе флуктуациями частоты лазера, и измерение спектра этого сигнала. Предлагаемый подход отличается относительной простотой и доступностью и не требует применения редких специализированных приборов и сложных специфических процедур.

С использованием DFT и TDDFT методов с гибридным функционалом B3LYP и базисным набором 6-311+G^** исследованы геометрическая структура, электронные и оптические свойства, электронные спектры поглощения, частоты колебаний, естественное распределение заряда, термодинамические свойства, а также проведен анализ молекулярного электростатического потенциала транс- и цис-структур препарата флупентиксол. Результаты расчетов квантовых свойств подтверждают высокую активность цис-структуры этого препарата.

Стабильность конформеров 2-хлор-3-метилциклогексан-1-он оксима исследована в рамках wB97XD/6-311G(d,p) уровня теории. Влияние растворителя изучено с использованием самосогласованной теории реакционного поля, основанной на модели поляризуемого континуума. Исследовано влияние растворителя на общую энергию, относительную энергию, дипольный момент, энергии пограничных орбиталей, протонный химический сдвиг этих молекул. Установлены связи между этими параметрами и функциями полярности растворителя, включающими в себя диэлектрическую постоянную (e) и показатель преломления (n_D) жидкой среды. Анализ естественных связывающих орбиталей использован для иллюстрации гиперконъюгативного аномерного эффекта на конформерах.

Представлен метод контроля толщины покрытия, основанный на использовании широкополосного спектрального мониторинга. Разработано поляризующее покрытие, функционирующее на λ = 1550 нм при угле падения света 45º. Оптимизированная структура покрытия содержит 59 слоев, не являющихся четвертьволновыми. На стадии подготовки образца с целью оценки преимуществ метода широкополосного спектрального мониторинга выполнен анализ погрешностей. Поляризующее покрытие нанесено методом ионно-лучевого напыления с использованием оптимизированного метода мониторинга. Осуществлен реверс-инжиниринг изготовленного покрытия. Получено хорошее соответствие измеренного пропускания с теоретически предсказанным, причем максимальное отклонение между ними в первых и последних двух слоях ~10%, а минимальное ~0.01%.

Пористая алюмооксидная керамика с микронными открытыми ячейками моделируется с помощью структуры инвертированного опала. Рассматриваемая керамика представляет собой периодическую структуру с различными геометрическими параметрами: диаметр сферических пор 200, 400, 600 и 800 нм, отношение высоты к диаметру изменяется в диапазоне 0.1-0.9. Поглощающая способность, коэффициент пропускания и отражательная способность для диапазона 0.2-2.0 мкм рассчитаны с использованием метода конечных разностей во временной области (FDTD). Обсуждается влияние геометрических параметров и угла падения на оптические свойства. Показано, что поглощающая способность обычно очень мала. Когда диаметр и высота превышают критические значения, в спектре пропускания появляется широкий провал и с увеличением высоты наблюдается его красное смещение. Когда длина падающей волны становится больше критической, спектральные коэффициенты пропускания пористой керамики с определенным диаметром достигают стабильной области. Красное смещение провала, критическая длина волны падающего излучения и критическое отношение высоты к диаметру, очевидно, зависят от геометрических параметров и угла падения.

Разработан и синтезирован флуоресцентный зонд на основе 2-(3-аминопропил)изоиндолин-1,3-диона (1). Зонд 1 применен для зондирования ионов свинца в C₂H₅OH с высокой константой связывания (1.1×10⁷ M^-1 ) и чувствительностью до 3.47 μM (3/наклон) (предел обнаружения). Отклик линеен в диапазоне 0-9.0 μM. Показано, что зонд 1 является высокоселективным и чувствительным датчиком для обнаружения иона свинца