Рассмотрены возможные модификации структуры хромофоров с нелинейными оптическими свойствами за счет присоединения к акцепторному участку молекулы атомов фтора и фторсодержащих групп. Изучен ряд нелинейных хромофоров на основе N-этил-N-(2-гидроксиэтил)-4-фенилазоанилина, модифицированных присоединением к акцепторному участку атомов фтора и фторсодержащих групп, для которых проведен квантово-химический расчет дипольных моментов и первых гиперполяризуемостей, найдены положения максимумов в электронном спектре поглощения, величины малликеновских зарядов на атомах. Показано, что присоединение атомов фтора и фторсодержащих групп к акцепторному участку молекулы хромофора приводит к изменению (увеличению) “параметра эффективности”, определяемого как произведение дипольного момента и первой гиперполяризуемости. Оценены основные параметры волноводного модулятора из электрооптического полимерного композита с внедренными в него фторсодержащими хромофорами.

Методами цветометрии и спектрофотометрии изучены кислотно-основные свойства двух новых 4-гидроксистириловых красителей и определены соответствующие константы ионизации и гидроксилирования. Показано, что изменение соотношения вода:диметилсульфоксид вызывает существенные изменения в спектрах светопоглощения красителей и соответствующих цветометрических функций. Установлено, что использование показателя желтизны позволяет определять умеренные содержания воды в диметилсульфоксиде (1—30 %), а при анализе таких смесей во всем интервале возможных содержаний целесообразно применять функцию насыщенности цвета, линейность которой наблюдается в более широких концентрационных диапазонах (0—99 %).

Исследованы спектральные свойства молекул индотрикарбоцианинового красителя в процессе образования комплексов с ультрадисперсными алмазами в водных растворах. Образование комплексов сопровождается исчезновением полосы поглощения H*-агрегатов при 514 нм и батохромным смещением максимума длинноволнового поглощения с 706 до 718 нм. Спектр испускания красителя практически не изменяется, а максимум спектра возбуждения флуоресценции смещается с 706 до 710 нм. На основании анализа спектров ИК поглощения установлено, что в процессе комплексообразования красителя с ультрадисперсными алмазами важную роль играют карбоксильные группы в молекулах красителя. В присутствии сыворотки крови человека комплексы распадаются и молекулы красителя связываются с белками сыворотки крови, что подтверждается существенным увеличением времени жизни и степени поляризации их флуоресценции. Полученные комплексы могут применяться в качестве основы флуоресцентных биосенсоров.

Методами люминесцентной и абсорбционной спектроскопии и квантовой химии исследованы молекулярная структура и спектрально-люминесцентные свойства свободных оснований 2,3,7,13,17,18-гексаметил-8,12-ди-н-бутилкоррола и 7,13-диметил-8,12-ди-н-бутилкоррола в растворах в диапазоне температур 288—328 К. Спектры поглощения и флуоресценции исследуемых соединений представляют собой суперпозицию спектров двух NH-таутомеров. Идентифицированы индивидуальные спектры таутомеров и выполнено отнесение полос к определенным переходам. Охарактеризованы NH-таутомерные равновесия в основном S0 и нижнем возбужденном S1 синглетных состояниях.

Для мониторинга ионов Cu²⁺ разработан и синтезирован новый флуоресцентный зонд 2-аллил-6- ((2-((2-гидрокси-5-нитробензилиден)амино)этил)амино)-1Н-бензо[де]изохинолин-1,3(2Н)-дион (ABID) на основе шиффова основания нафталимида. В растворе (DMSO/HEPES, 1:1, об./Об., pH 7.4) ABID обнаруживает большее тушение флуоресценции ионами Cu²⁺ по сравнению с другими ионами. Зонд ABID прошел валидацию и показал хорошую линейность с коэффициентом корреляции R² = 0.99. Он может быть использован для обнаружения ионов C²⁺ в концентрациях 0.5—5.0 μM. Предел обнаружения Cu²⁺ с помощью ABID 3.4 × 10^–7 M, рассчитанная константа тушения флуоресценции ABID ионами Cu²⁺ 3.4 × 104 M–1. Стехиометрическое соотношение 2:1 и режим связывания между ABID и Cu²⁺ изучены методом Джоба, УФ-видимой спектроскопии и флуоресцентного титрования. ABID успешно применен для мониторинга Cu²⁺ в образцах воды Желтой реки и водопроводной воды.

Синтезированы хелатные комплексы BeL2 и ZnL2 с 2-[5-(2,4,6-триметоксифенил)-1,3,4-оксадиазол-2-ил]фенолом (HL), состав которых подтвержден термогравиметрическим анализом и данными ИК спектроскопии. Методом центрифужного полива получены тонкие пленки лиганда HL и его комплекса с бериллием(II). Изучены спектрально-люминесцентные свойства полученных соединений в растворах, твердом виде и пленках, а также найдены оптимальные условия получения тонких пленок и изучена их морфология.

Исследован режим активной синхронизации мод в трехзеркальном полупроводниковом лазере, получаемый путем модуляции тока лазера на частоте межмодовых биений внешнего резонатора лазера через цепь обратной связи. При определенных условиях наблюдается устойчивый режим активной синхронизации мод, и при изменении длины внешнего резонатора происходит соответствующая перестройка частоты межмодовых биений. Определены основные условия, при которых достигается данный режим. Экспериментально получена ширина спектра межмодовых биений ~300 Гц при межмодовой частоте 300 МГц, Уширение оптического спектра на полувысоте ~4 нм.

Исследованы возможности квантовых радаров, излучающие антенны которых состоят из двух взаимодействующих квантовых диполей в когерентном или тепловом состоянии. Показано, что такие асимметричные антенны позволяют не только добиться сверхразрешения, но и уйти от “рэлеевской катастрофы”. В случае когерентной антенны для достижения указанных эффектов достаточно измерения интенсивности. В тепловом случае необходимо измерение временных корреляций поля.

Исследованы спектры оптического поглощения и параметры спинового гамильтониана (g-факторы g||, g^ и константы сверхтонкой структуры A||, A^) ванадила в фосфатно-цинковом стекле с использованием формул возмущения высокого порядка для 3d1-иона в тетрагонально сжатых октаэдрах. В расчетах требуемые параметры кристаллического поля оцениваются по модели суперпозиции, оптические полосы поглощения и параметры спинового гамильтониана связаны с тетрагональным искажением, характеризуемым ΔR = R^ – R||, где R^ и R|| — длины связей, перпендикулярных и параллельных оси С4. На основании расчетов получено тетрагональное искажение ΔR (»1.795 Å), обсуждаются отрицательные знаки констант сверхтонкой структуры A||, A^.

Методами спектроскопии ИК поглощения, комбинационного рассеяния света, лазерной коноскопии и оптической спектроскопии исследованы дефекты и оптические свойства кристалла LiNbO₃:Mg(5.05):Fe(0.009 мол.%). Установлено, что в спектре указанного кристалла по отношению к спектру номинально чистого конгруэнтного кристалла LiNbO₃ полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям ОН-групп, сдвинуты в высокочастотную область и более узкие, что свидетельствует о большем порядке в расположении ОН-групп и большей жесткости связей О–Н в структуре кристалла LiNbO₃:Mg(5.05):Fe(0.009 мол.%), чем в конгруэнтном кристалле.

Изучены спектры поглощения и фотолюминесценции солнечных фотоэлементов на основе P3HT:PCBM и P3HT:ITIC при одновременном контроле фотовольтаических параметров. Выявлены характерные изменения оптических свойств таких устройств, связанные с деградацией их работоспособности. Установлена прямая корреляции между изменениями фотовольтаических параметров и спектров поглощения и фотолюминесценции с течением времени.

ИК спектры керамики из алюмомагниевой шпинели (АМШ, MgAl₂O₄) зарегистрированы в широких областях 50—1000 см^–1 (отражение) и 1000—5000 см^–1 (пропускание). В дополнение к спектру отражения АМШ зарегистрирован спектр кристалла a-Al₂O₃ в области структурных полос. Сравнительный анализ позволяет уточнить происхождение ряда полос в спектре, который представляет собой комбинацию колебаний, локализованных в октаэдрах AlO₆ и тетраэдрических ячейках MgO₄ и AlO₄. Проведено сравнение спектров керамик, полученных двумя различными методами синтеза — методом гидролиза двойного изопропилата магния-алюминия и модифицированным методом Печини.

Представлены спектральные зависимости коэффициентов пропускания и отражения в диапазоне длин волн 200—1100 нм пленок полиамида толщиной 40 мкм, имплантированных ионами кобальта с энергией 40 кэВ в интервале доз 2.5 × 10¹⁶—1.5 × 10¹⁷ см^–2 при плотности тока в ионном пучке 4 мкА/см². Имплантация приводит к существенному (до 80 %) уменьшению пропускания имплантированными пленками и увеличению отражения как имплантированной, так и неимплантированной стороной вследствие карбонизации приповерхностного слоя и формирования в нем включений кобальта. В рамках двух- и трехслойной моделей, включающих в себя один или два модифицированных слоя и неповрежденную часть пленки, проведено моделирование прохождения света при падении на имплантированную и неимплантированную стороны и определена дозовая зависимость эффективного показателя преломления модифицированного слоя, который в исследуемом интервале доз изменяется в пределах 1.3—2.1.

Кристаллические наночастицы Y_0.5–xCe_0.5Tb_xF₃, активированные ионами Tb³⁺ с различными концентрациями (x = 0, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2), синтезированы методом соосаждения. Кристаллическая структура и химический состав наночастиц исследованы методами просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Получены наночастицы твердых растворов эллиптической формы размером 10—15 нм по длинной оси и хорошей кристалличности со структурой кристалла CeF₃. Исследованы спектральнокинетические свойства кристаллических наночастиц Y_0.5–xCe_0.5Tb_xF₃, а также влияние концентрации ионов активатора Tb³⁺ на передачу энергии от ионов Ce³⁺ к Tb³⁺. Передача энергии от ионов Ce³⁺ к Tb³⁺ в нанокристаллах твердых растворов Y_0.5–xCe_0.5Tb_xF₃ происходит преимущественно через диполь-дипольное взаимодействие. Результаты оценок эффективности передачи энергии от ионов Ce³⁺ к Tb³⁺ показывают ее возрастание с увеличением концентрации ионов Tb³⁺.

Тонкие пленки Cu₂SnS₃ (CTS) получены путем осаждения слоев Sn/Cu методом ВЧ распыления с последующим отжигом в атмосфере Ar/S с источниками S и Sn. По данным рентгеноструктурного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света показано, что однофазные CTS-пленки моноклинной структуры со следами фазы CuxS формируются при температуре 520 °C. Методом сканирующей электронной микроскопии выявлена компактная и однородная микроструктура поликристаллических CTS-слоев. В спектрах фотолюминесценции пленок CTS моноклинной модификации проявляется одна широкая полоса в диапазоне энергий 0.7—1.0 эВ, обусловленная оптическими переходами электронов из зоны проводимости на глубокие энергетические уровни дефектов акцепторного типа.

Рентгенофлуоресцентный анализ с использованием метода фундаментальных параметров без необходимости калибровки по стандартным образцам крайне необходим для некоторых применений. Проанализирована точность расчетов концентрации элементов, выполненных с использованием метода фундаментальных параметров в программном обеспечении XRS-FP. Возможность проведения рентгенофлуоресцентного анализа без необходимости в контрольных образцах делает этот программный пакет незаменимым для анализа неизвестных образцов.

При теоретическом исследовании самофокусировки лазерных пучков Эрмита-Коши-Гаусса изучена решающая роль параметров децентровки в случае слабого релятивистского и пондеромоторного режима взаимодействия. Использована декартова система координат, которая позволяет одновременно изучать эволюцию двух параметров, описывающих поперечные размеры пучка. Дифференциальные уравнения для ширины пучка устанавливаются с помощью параболического волнового уравнения в параксиальном приближении.

Разработаны и апробированы пять спектрофотометрических методов определения дигидрата оротата магния в дистиллированной воде и буферных системах с рН 1.2, 4.5, 6.8 и 7.4. Среды выбраны для расширения применимости разработанных методов от создания лекарственных форм до регулярного контроля качества. Во всех средах наблюдалась линейная корреляция в диапазоне концентраций 1—25 мкг/мл. Разработанные методы оказались селективными и специфичными при определении дигидрата оротата магния в присутствии различных вспомогательных веществ, а также точными, прецизионными и надежными (относительное стандартное отклонение < 2%, степень извлечения 98—102%). Установлены пределы обнаружения и количественного определения разработанных методов < 1 мкг/мл. Кинетические исследования деградации показывают устойчивость дигидрата оротата магния к гидролизу (кислотному или основному), окислению, фотолизу и термической обработке.

C применением методов флуоресцентного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы механизмы действия 2-изопpопил-5-метил-1,4-бензоxинона (тимохинона) на клетки карциномы гортани человека линии HEp-2. Обнаружено, что тимохинон характеризуется более выраженным токсическим действием по сравнению с 1,4-бензохиноном и 2,3,5-триметил- 1,4-бензохиноном. Показано, что при действии тимохинона наблюдаются снижение митохондриального потенциала и высвобождение цитохрома с из митохондрий, что свидетельствует об активации программируемой гибели опухолевых клеток по митохондриально-опосредованному пути. Полученные результаты указывают на перспективность применения метода спектроскопии комбинационного рассеяния света в исследовании программируемой гибели клеток.

Предложен высокочувствительный спектрометр для эмиссионного спектрального анализа на базе модифицированного двухструйного плазмотрона ДГП-50М и высокоразрешающей спектральной аппаратуры с использованием многоканального регистратора спектра. Апробация спектрометра проведена путем измерения концентраций золота классическим и сцинтилляционным методами спектрального анализа. Показана возможность существенного уменьшения пределов чувствительности спектрального анализа при определении малых содержаний золота сцинтилляционным методом.

Показана возможность определения частоты чисто электронного перехода из спектров циркулярного дихроизма, циркулярно поляризованной люминесценции, магнитоиндуцированной оптической активности, а также спектральных зависимостей коэффициентов диссимметрии циркулярного дихроизма. Приведены примеры такого определения на экспериментально измеренных спектрах молекулярного оптического вращения в поглощении и испускании. Показано, что частота чисто электронного перехода в спектральных зависимостях коэффициентов диссимметрии может индицироваться их экстремумом. Как и в диффузных линейных вибронных спектрах, частоты чисто электронного перехода не соответствуют максимумам спектров.

Возбужденные состояния молекулы иприта (горчичного газа) и родственных алкилсульфидов рассчитаны методом зависящей от времени теории функционала плотности. Из семи обычно используемых функционалов плотности функционал PBE0 дает наиболее точные энергии возбуждения, причем коэффициент корреляции Пирсона между рассчитанными энергиями и экспериментальными пиками 0.98. Энергии возбуждения различных конформеров, найденные на основе больцмановского распределения, практически одинаковы. Раcсчитаны энергии первых возбужденных состояний иприта 5.56 и 6.00 эВ. По данным визуализации естественных орбиталей они отнесены к переходу n®σ*. Показано, что сернистые эфиры с симметрией C₂ν проявляют в УФ области такие же свойства, как и иприт, тогда как возбужденные состояния модельных соединений с группой SCH₂CH₂Cl отличны от состояний иприта.

В рамках теории M062X/6-311G (d,p) описаны ¹⁴N ЯКР параметры возможных изомеров боразина в синглетном и триплетном состояниях. Оценены компоненты q_xx, q_yy, q_zz тензора градиента электрического поля, константа ядерной квадрупольной связи (czz, c_yy, c_xx), параметр асимметрии h, частоты ядерного квадрупольного резонанса n₊, n_–, n₀. Рассчитаны относительная энергия, энергия пограничной орбитали и разница между энергиями верхней и нижней молекулярных орбиталей этих изомеров. С энергетической точки зрения орто- и мета-(2) изомеры наиболее стабильны в синглетном и триплетном состояниях. Синглетное состояние — более стабильный спиновый изомер по сравнению с триплетным состоянием для всех изомеров кроме мета(2). Анализ ароматичности изученных молекул на основе ядерно-независимого химического сдвига показывает, что ароматичность триплетного состояния больше, чем синглетного, для орто- и параизомеров. Для мета-(2) изомера ароматичность синглетного состояния выше, чем триплетного. Для расчета атомного заряда атомов азота использован метод естественной орбитали.

Для исследования форстерит-гидроксиапатитного композитного покрытия на подложке из нержавеющей стали предлагается использовать КР-спектроскопию. Однако для выделения спектра КР требуется удаление шума и фона. Для коррекции фона применен метод сравнения. Основанное на вейвлет-подходе шумоподавление сигнала выполнено с помощью шестого уровня декомпозиции с вейвлетом sym4 при мягком преодолении порога. Проведено сравнение эффективности вейвлетметода шумоподавления с методами сглаживания Савицкого–Голея, квадратичной регрессии и фильтрации низких частот. Установлено, что метод вейвлет-шумоподавления работает лучше, чем другие методы, так как способен сглаживать сигнал и увеличивать отношение сигнал/шум, сохраняя пиковую интенсивность неискаженной. Пики рассчитаны для различных составов форстерит-гидроксиапатитного композита. Изменение расположения пиков в обработанных спектрах КР позволяет предположить, что изменение концентрации форстерита и гидроксиапатита в покрытии может быть исследовано с помощью спектроскопии КР.

Вследствие специальной технологии добычи разработка месторождений редкоземельных элементов изменяет свойства поверхности окружающей почвы и наносит ущерб экосистеме, что приводит к трудностям в экологическом восстановлении растительности. В качестве восстанавливаемой растительности выбраны тунговые деревья, бамбуковая ива и карибская сосна. Сопоставлены их спектральные характеристики в условиях экологического стресса окружающей среды. Путем анализа корреляции между содержанием в них хлорофилла и спектральными параметрами создана теоретическая основа гиперспектрального дистанционного зондирования для мониторинга восстановления растительности после воздействия редкоземельных элементов. Полученные результаты показывают, что коэффициент отражения в полосах видимого диапазона для трех типов растительности <0.15, а в пиках в зеленой области и провалах в красной наблюдаются различные степени “красного смещения”. Проведен корреляционный анализ между содержанием хлорофилла в трех типах растительности и исходными спектрами и спектрами производных. Оптимальная полоса в исходных спектрах сосредоточена вблизи красного провала. Спектры производных первого порядка более дисперсны, чем исходные спектры; сигнал, соответствующий тунговому дереву, сосредоточен на красном крае области, сигнал карибской сосны расположен в ближнем инфракрасном диапазоне, а сигнал бамбуковой ивы находится вблизи зеленого пика и красного края полосы. Эти три типа растительности имеют неcколько одинаковых и несколько различных параметров, чувствительных к хлорофиллу. Среди них REP — максимальный параметр для тунгового дерева, Dr — для карибской сосны, а SDr-SDb/SDb + SDr — для бамбуковой ивы, что может служить ориентиром для построения инверсионных моделей различного содержания хлорофилла в растительности.

Проведено количественное определение ментола с использованием простого, чувствительного и воспроизводимого метода, основанного на использовании взаимодействия ментола с ароматическим альдегидом (салицилальдегидом) в кислой среде. В диапазоне 0.02—3 мг/5 мл наблюдаются линейный отклик между концентрацией и поглощением с коэффициентом корреляции >0.999 и хорошие значения восстановления (99.54—100.40%). Длина волны максимального поглощения λmax = 498 нм измерена сразу после реакции и затем в течение 1 ч. Разработанный метод проверен в соответствии с руководством ICH для таких параметров, как линейность, точность, область измерений, стабильность и надежность, и может быть использован при анализе ментола в лекарственных препаратах.

Предложен спектрофотометрический метод, включающий в себя множественную регрессию/обновление модели для анализа четверной смеси клопидогрела, аторвастатина, аспирина и продукта разложения — салициловой кислоты. Адаптированные многопараметрические алгоритмы представляют собой метод частных наименьших квадратов с использованием и без “генетического алгоритма” для выбора переменных. После обновления обе модели эффективно применены для определения исследуемых лекарственных средств в их фармацевтических составах. Аналогичным образом модели позволили легко определить клопидогрел и аспирин в их комбинированных фармацевтических препаратах. Метод может быть распространен на определение добавок салициловой кислоты как второстепенного компонента в аспириновом сырье и лекарственных формах. Точность и до стоверность предложенных методов подтверждены статистическим сравнением с известными способами.