Исследованы ИК спектры минералов группы алунита, сформированных на термальных полях Паужетско-Камбально-Кошелевского района (Южная Камчатка). Интерпретация колебательных спектров проведена с применением корреляционных схем для структуры минералов. При переходе от [AlO₆] к [FeO₆] полосы ν₃, активные в ИК спектре, смещаются от 600, 630 и 670 см^–1 до 500, 530 и 630 см^–1; полосы ν₁, активные в спектре КР, смещаются от 530 до 470 см^–1. Полосы, обусловленные колебаниями [SO₄], активны в обоих спектрах, и при переходе от M^IAl₃(SO₄)₂(OH)₆ к M^IFe₃(SO₄)₂(OH)₆ практически не изменяют своего положения.

Методом компьютерного моделирования исследовано распределение заселенности триплетного уровня молекул в стеклообразном растворе органических соединений при различных интенсивностях возбуждающего излучения и нескольких концентрациях. Получена зависимость распределения заселенности триплетного уровня от этих величин. Показано, что следствием установленной связи является влияние интенсивности возбуждающего излучения на концентрационную зависимость интенсивности люминесценции, когда изменением заселенности основного состояния молекул в результате их перехода в триплетное состояние нельзя пренебречь.

Измерениями относительной интенсивности флуоресценции и времени жизни возбужденных состояний ионов Се³⁺ в водном растворе нитрата церия при различных концентрациях оксида графена показано, что при оптическом возбуждении Се³⁺ наблюдается статическое тушение флуоресценции оксидом графена. Измеренная штерн-фольмеровская константа ассоциации аквакомплексов церия с оксидом графена составляет 24.7 л/г, что значительно ниже констант для катионных красителей родаминов и катионов металлов и объясняется наличием отрицательных зарядов у взаимодействующих частиц.

Исследована NH-таутомеризация в нижнем возбужденном синглетном S₁-состоянии свободного основания 5,10-мезитил-15-(2,6-дихлоропиримидинил)-коррола в растворе в интервале температур 278-318 К. Показано, что она является доминирующим каналом дезактивации энергии электронного возбуждения его коротковолнового таутомера Т2. Установлено, что NH-таутомеризация обусловливает существенные изменения квантовых выходов дезактивации энергии электронного возбуждения этого таутомера в зависимости от температуры . При ее увеличении до 318 К практически 90 % энергии электронно-возбужденных молекул коррола после фототаутомеризации аккумулируется на синглетном S₁-состоянии длинноволнового таутомера Т1.

Измерены спектрально-кинетические характеристики аннигиляционной замедленной флуоресценции (АЗФ) раствора 7-азаиндола в циклогексане при комнатной температуре. В спектре АЗФ наблюдались две полосы с максимумами при 345 и 480 нм. Коротковолновая полоса интерпретирована как АЗФ димеров, образующихся за счет диполь-дипольных взаимодействий молекул в возбужденном синглетном и основном состояниях, которые заселяются в результате триплет-триплетной аннигиляции (ТТА) мономеров. Длинноволновая полоса относится к АЗФ димеров-таутомеров, образующихся за счет двойной водородной связи и двойного переноса протона. Возбужденные синглетные состояния димеров-таутомеров заселяются в результате смешанной аннигиляции триплетных состояний мономеров и димеров-таутомеров. Кинетика затухания триплетных состояний мономеров и димеров-таутомеров определяется преимущественно процессами ТТА.

С использованием метода спектроскопии КР получена in situ информация о строении высокотемпературных ионных расплавов YbCl₃-MCl (M = K, Cs). Рассчитаны силовая постоянная связи Yb-Cl и время ориентационной релаксации комплексной ионной группировки YbCl₆^3- . Получены эмпирические уравнения, описывающие корреляцию между динамическими характеристиками комплекса YbCl₆^3- и проводимостью изученных расплавов.

Предложен алгоритм математической обработки мёссбауэровских спектров твердых растворов методом регуляризации Тихонова с использованием функции Фойгта в качестве элементарной линии. На примерах обработки спектров твердых растворов Fe_100-xGe_x (x = 5-25 ат.%) и Fe₇₅Si₁₅Al₁₀ показано, что алгоритм позволяет получать физически обоснованное решение, существенно повышает качество обработки спектров и расширяет возможности метода мессбауэровской спектроскопии. Показано, что функция Фойгта является удовлетворительным приближением для описания статистического ансамбля неэквивалентных локальных атомных конфигураций атомов Fe в разупорядоченных твердых растворах.

Нанокомпозиты в виде нанопроволоки (НП) ZnS:Mn²⁺ с оболочкой SiO₂ и наночастицы (НЧ) золота использованы в качестве доноров и акцепторов для обнаружения гибридизации ДНК методом резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET). Нанокомпозиты НП ZnS:Mn²⁺ (ядро)/SiO₂ (оболочка) со средним диаметром 25 нм синтезированы методом Штобера. НЧ Au со средним диаметром 19 нм выращены с использованием затравок. Интенсивность флуоресценции коньюгатов НП ZnS:Mn²⁺/SiO₂-дцДНК-Au-НЧ значительно ниже, чем коньюгатов НП ZnS:Mn²⁺/SiO₂-ДНК, что свидетельствует о наличии FRET между НП ZnS:Mn²⁺/SiO₂ и Au-НЧ. При добавлении последовательности ДНК-мишени интенсивность флуоресценции восстанавливалась. Селективная гибридизация зондовой ДНК с ДНК-мишенью может быть использована для обнаружения ДНК-мишени.

Для определения этамсилата в присутствии гидрохинона - известного продукта его разложения, рассматриваемого в качестве примеси, - использованы четыре спектрофотометрических метода, основанные на второй производной, отношении производных, разности отношений и паре длин волн. Методы проверены в соответствии с рекомендациями Международного совета по гармонизации технических требований к фармацевтическим препаратам для человека, определены точность, дисперсия и линейный диапазон для каждого метода. Специфичность каждого метода оценивалась путем анализа синтетических смесей, содержащих различные пропорции продукта деградации и препарата. Разработанные методы применены для определения этамсилата в сыпучих порошках и двух лекарственных формах.

Рассмотрены методы (корреляционный, логистической регрессии, медианный и случайного леса) для отбора информативных характеристик распределения интенсивности флуоресценции ядер на многоканальных люминесцентных изображениях раковых клеток. Исходные данные представляют собой трехканальные изображения, зарегистрированные в цветовой системе RGB (Red-Green-Blue). Рассмотрено 39 стандартных характеристик распределений по 13 на каждый цветовой канал. Использование шести признаков дает точность классификации, сопоставимую с точностью при 39 признаках. При незначительном изменении точности классификации (на 0.005) достаточно всего два признака. Предлагается использовать приведенные данные иммуногистохимического анализа биомаркеров в клетках рака молочной железы при анализе люминесцентных изображений при обработке результатов в онкоцитологии.

Предложен метод мониторинга динамических изменений раны по видеопоследовательности на основе интегрального оптического потока. В рамках метода выполнен последовательный анализ для каждого кадра, построены карты движения на основе интегрального оптического потока и проанализировано движение для видеопоследовательности в целом. Карты движения позволяют найти скорость эпителизации ран в критических областях, которые характеризуются нарушением роста тканей, а также определить этапы заживления тканей. Введены и рассчитаны динамические характеристики изменения раневой поверхности.

Исследован динамический диапазон приборов с зарядовой связью (ПЗС) на примере детектора типа TCD1304АР в атомно-эмиссионных спектрометрах. Для этого использована аппаратура авторской разработки с оригинальными методами измерения температуры сенсоров и анализом нелинейных искажений при разных уровнях сигнала. Для контроля нелинейностей трактов накопления и переноса заряда применен принцип взаимозаместимости яркости спектральных линий и выдержки. Обработка данных измерений и компенсация нелинейных искажений при разных уровнях сигнала осуществляются с помощью метода максимального правдоподобия. Выявлены условия, при которых искажения возникают не только при больших, но и при малых сигналах. Предложен метод использования блуминга для расширения динамического диапазона ПЗС-детекторов.

Выполнен подбор оптимальных параметров решения обратной задачи определения общего содержания (ОС) фреона R-12 (CCl₂F₂) по наземным спектрометрическим измерениям солнечного излучения на станции NDACC St. Petersburg с помощью Фурье-интерферометра Bruker FS125HR. На основе полученного оптимального набора параметров проведено восстановление ОС R-12 над станцией в период 2009-2018 гг., получены средняя систематическая погрешность 2.7 %, случайная 2.5 % за весь период наблюдений. Предварительная оценка тренда -0.46±0.06 % за год.

Для подтверждения возможности использования гиперспектральных изображений для оценки состояния питания яблонь исследовано содержание хлорофилла в их листьях. Спектральные данные получены с помощью спектрометра и предварительно обрабатывались методом взвешенного скользящего среднего по девяти точкам. С помощью корреляционного анализа установлена связь между содержанием хлорофилла и математически преобразованными спектральными данными. Длины волн, чувствительные к содержанию хлорофилла, выбраны на основе самых высоких коэффициентов корреляции; для оценки содержания хлорофилла использованы методы частных наименьших квадратов (PLS), опорных векторов (SVM) и случайного леса (RF). Длины волн, чувствительные к содержанию хлорофилла: 414, 424, 429, 439 и 577 нм. Лучшей моделью оказалась SVM с независимыми переменными, представляющими собой вторые производные логарифма (lgR₄₁₄)², (lgR₄₂₄)², (lgR₄₂₉)², (lgR₄₃₉)², (lgR₅₇₇)². Для этой модели коэффициент детерминации R² = 0.7372, среднеквадратическая ошибка RMSE = 0.4477, остаточное прогнозное отклонение RPD = 1.8810. Модель SVM имела самые высокие R² и RPD и самое низкое RMSE по сравнению с другими моделями.

Предложен метод количественного определения содержания азота в моноаммонийфосфатных (MAP) удобрениях с использованием спектроскопии видимого-ближнего ИК диапазона (Vis-NIR) и методa опорных векторов и наименьших квадратов (LS-SVM). Для выделения калибровочного набора использовано разделение выборки по расстоянию между осями x-y (SPXY). Для обработки спектральных данных взяты 14 методов, в том числе сглаживание Савицкого-Голея (SG), нахождение первой (D¹) и второй производных (D²) со сглаживанием SG, коррекция мультипликативного рассеяния (MSC), стандартная нормальная переменнуя (SNV), вейвлет-преобразование, а также и их комбинация. Разработана модель LS-SVM с радиальной базисной функцией, отвечающей наилучшему методу предварительной обработки. Ее производительность сравнивалась с моделью частичных наименьших квадратов (PLS). Калибровка LS-SVM с дискретным вейвлет-преобразованием показала наилучший прогноз для содержания азота в MAP-удобрении с R² = 0.91, среднеквадратичной ошибкой прогноза RMSEP = 0.101 и отношением производительности к отклонению RPD = 3.34.

Предложена методика расчета оптических характеристик композитов прозрачная матрица с остаточной пористостью-наночастицы металлов на основе решения уравнения переноса монохроматического излучения с использованием метода сферических гармоник и френелевскими граничными условиями. Для апробации методики проведено моделирование переноса монохроматического излучения при четырех практически важных длинах волн в композитах циклотриметилентринитрамин-наночастицы алюминия с рэлеевским распределением пор по радиусам. Показано, что в случае пор малого радиуса возрастает коэффициент отражения при увеличении массовой доли наночастиц. В случае пор большого радиуса на зависимости коэффициента пропускания от массовой доли наночастиц появляется излом, соответствующий полному заполнению пор. Обсуждается применение результатов расчетов для решения обратных задач спектроскопии светорассеивающих систем.

Предложен метод выделения и подготовки для идентификации чистых веществ в космических мишенях. Модельные эксперименты проведены с использованием данных Геологической службы США и лабораторных проб. Показано, что предложенный метод может улучшить несмешивание разреженных спектров и быть полезен для других приложений спектрального анализа.

С помощью спектроскопии в УФ, видимом и ближнем ИК диапазонах, а также рентгеновской абсорбционной спектроскопии исследовано влияние атомов бериллия на образцы синтетического рубина, полученные методом Вернейля. Из спектров рентгеновского поглощения вблизи краевой структуры (XANES) видно, что атомы Be не связаны с окружением Cr. Спектры поглощения в УФ-видимой-ИК (UV-Vis-NIR) области, полученные для ненагретых, традиционно нагретых и Be-термообработанных образцов синтетического рубина, похожи. Однако атомы Be способны образовывать коричневые центры, а смесь красного и коричневого цветов дает оранжевую окраску образцов синтетического рубина с нагретым Be. Предположено, что оранжевый цвет в образцах синтетического рубина с термообработанным Be обусловлен донорным состоянием Be²⁺ на 475 нм (2.61 эВ) в спектрах возбуждения в UV-Vis-NIR области.

Исследованы фотопроводящие и фотовольтаические свойства пленочных композитов на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола с добавками металлокомплекса - производного дитиолена никеля. Установлено, что эти композиты имеют дырочный тип фотопроводимости, а внутренний фотоэффект определяется фотогенерацией носителей заряда из молекул металлокомплекса и транспортом дырок по донорным фрагментам полимерной матрицы.

Рассмотрена реализация логических операций над сигналами с использованием стимулированной эхо-голографии в случае, когда ее возбуждение происходит с помощью объектного лазерного импульса, несущего информацию, и импульса, выполняющего роль частотного фильтра. Показано, что стимулированную эхо-голограмму можно применять для реализации операции конъюнкции.

Показано, что метод определения частот чисто электронных переходов молекул по диффузным электронным спектрам поглощения или испускания, основанный на адиабатическом приближении и термическом равновесии в исходном для перехода состоянии, пригоден к центрам окраски и F-центрам кристаллов и стекол. На экспериментальных данных показано, что его можно использовать, в частности, для индикации однородности хромофоров и, возможно, содержащих их сред.

Полученные методом сжигания люминофоры NaSr₄(BO₃)₃, легированные ионами Dy³⁺ , изучены методом порошковой рентгенографии. Спектры возбуждения и излучения люминофоров проанализированы с помощью флуоресцентной спектрометрии. Установлено, что NaSr₄(BO₃)₃, легированный ионами Dy³⁺ , при возбуждении УФ излучением с l= 352 нм испускает синий (482 нм), желтый (575 нм) и красный (666 нм) свет. Проанализированы фотолюминесцентные свойства синтезированных люминофоров с различными концентрациями Dy³⁺ . Оптимальная концентрация ионов Dy³⁺ в NaSr₄(BO₃)₃ 0.0025 моль.

Для природных кристаллов алмаза при возбуждении лазерным излучением с l = 785 нм обнаружены две системы линий фотолюминесценции, приписываемые плоскостям пластической деформации. Первая система состоит из набора отстоящих друг от друга на 0.0435 эВ дублетов с расстоянием между максимумами 0.0162 эВ, положение первой линии 1.392 эВ. Вторая система включает в себя линии 1.309, 1.288, 1.256, 1.214 эВ. Интенсивность систем в отдельных случаях достигает 50 % интенсивности линии комбинационного рассеяния.

Спектры термического излучения эвтектики Al₂O₃/Er₃Al₅O₁₂ (EAG), используемой в термофотовольтаике, интерпретированы методом разложения на спектры излучения оксидов Al₂O₃ и Er₂O₃. Доля селективного излучения ионов Er³⁺ при температуре EAG 1500 К ~0.2 и максимальна в Er₂O₃-покрытии.

Получены и охарактеризованы несколькими спектроскопическими методами (ЯМР, рентгеновская дифракция, ИК, ЭПР и УФ) два гетероядерных карбоксилатных комплекса с μ₃-оксомостиками: [Fe₂^IIINi^IIO(O₂CC₂H₅)₆(H₂O)₃]·H₂O и [Fe₂^IIINi^IIO(O₂CC₂H₅)₆(py)₃]·py. Рентгеноструктурные измерения показывают, что кластеры Fe₂NiO комплексов обладают симметрией, близкой к кристаллической симметрии класса 3. Для лигандов, координированных с различными металлами, обнаружена практически эквивалентность ИК спектров, но не эквивалентность спектров ЯМР. Результаты ЯМР показывают наибольший химический сдвиг ¹Н 95.1 м.д., что указывает на парамагнетизм комплекса, который ослаблен антиферромагнитным взаимодействием ионов металлов через мостик μ₃-О. Согласно результатам ЯМР и ИК исследований, комплексы стабильны в различных неполярных и умеренно полярных растворителях, таких как CDCl₃ и d₃-MeCN, но разлагаются на ионы металлов и соответствующие лиганды в сильных полярных растворителях, таких как вода, при комнатной температуре. Сопоставление в ¹Н ЯМР спектрах проводилось на основе анализа относительных интенсивностей, уширения, экспериментов при различных температурах, времен спинрешеточной релаксации и замещения соответствующими лигандами. Эксперименты по спин-решеточной релаксации ¹H и измерения методом ЯМР при переменной температуре осуществлялись также для исследования структур растворов и динамики комплексов. Химический сдвиг ¹Н для пиридина, скоординированного с металлами, может превышать 90 м.д.

Предложен метод самонастраивающейся нейронной сети для различения спектров комбинационного рассеяния нормальных тканей и тканей, пораженных первичным и метастатическим (вторичным) раком. Метод имеет практически 100 % точность и может значительно улучшить способность нейронной сети классифицировать спектры комбинационного рассеяния, относящиеся к патологическим состояниям.

Лидар Ми-Рэлей-Рамана использован для исследования оптических характеристик аэрозоля и определения лидарного отношения путем инвертирования данных лидарного зондирования. Лидарное отношение, полученное в режиме реального времени, использовано для модификации метода Фернальда. Для инвертирования аэрозольных лидарных отношений взяты 1167 групп данных. Определен профиль среднего аэрозольного лидарного отношения в Нанкине, который варьировался от 30 до 45. Поскольку КР-сигнал имеет низкое отношение сигнал/шум, а КР-канал доступен только ночью, невозможно выполнить коррекцию с использованием лидарного отношения в реальном времени. Поэтому для коррекции использовано среднее лидарное отношение. Гипотетическое значение лидарного отношения, которое обычно используется в методе Фернальда, отличается от фактического, что может привести к ошибкам. Большие ошибки могут быть вызваны наличием облаков на лидарной трассе. Точность инверсии оптических характеристик аэрозоля может быть значительно улучшена путем коррекции метода Фернальда с использованием лидарного отношения, полученного в режиме реального времени, или среднего лидарного отношения.

Представлен портативный микрофлуоресцентный спектрометр со встроенным УФ светодиодом. В качестве дисперсионного элемента для рассеивания световых волн используется небольшая пропускающая решетка. Спектр детектируется с помощью ПЗС-матрицы. Для обработки данных и отображения спектра прибор может быть подключен к персональному компьютеру или смартфону через USB-кабель. Размеры спектрометра 30×30×100 мм, рабочий диапазон 380-750 нм, спектральное разрешение 3 нм. С помощью спроектированного спектрометра измерены спектры флуоресценции пищевого масла, хлорофилла и бумаги.

Для определения концентрации самария используется оптическая спектрофотометрия раствора Sm с Арсеназо III. Показано, что концентрация Sm³⁺ в водном растворе в диапазоне 2.7×10^–6 – 10.8×10^–6 моль/л подчиняется закону Ламберта–Бера. Получена количественная взаимосвязь между оптической плотностью и концентрацией Ca²⁺ и F^– в растворе с 2.7×10^–6 моль/л Sm³⁺. Показано, что оптическая плотность раствора, содержащего 10.8×10^–6 моль/л Sm³⁺, составляет 0.58 независимо от концентрации Ca²⁺ и F^–.

Синтезированы микро-/наночастицы CuInS₂ контролируемой формы с помощью простого гидротермального метода. Образцы с различной морфологией, а именно наночастицы и пористые микросферы, готовили гидротермически в присутствии поверхностно-активного вещества Gemini (1,10-бис-(4-метил-4-гексадецилпиперазин)декаметилдибромида) (Pi-16-10-16) в качестве мягкой матрицы. Продукты синтеза исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Исследована способность свежеприготовленных образцов CuInS₂ к разряду/заряду при использовании их в качестве катода в литиевой батарее. Кривые заряда/разряда для ячеек CuInS₂ показали высокую начальную емкость разряда 673 мАч/г, что важно для потенциальных применений в фотовольтаике и фотоэлектрохимии.

При расчете напряженности магнитного поля в зависимости от заданных геометрических параметров наблюдаются два сменяемых друг друга режима локализованного поверхностного плазмонного резонанса с различными связывающими полями. По сравнению с плоскими наноструктурами наноструктуры типа трехмерных ветряных мельниц проявляют более сильную оптическую активность, максимальное значение g-фактора асимметрии достигаem 0.6. Численное моделирование также дает оптимальные геометрические параметры для достижения максимального кругового дихроизма при различных резонансных режимах. Полученные результаты имеют значение для разработки новых хиральных оптических наноструктур.