Исследованы спектры поглощения, флуоресценции и возбуждения флуоресценции фенилтиозамещенного Al-фталоцианина в растворах, поливинилбутиральной пленке и силикатных гельматрицах при комнатной температуре.  Установлено, что мономерные флуоресцирующие формы примесных молекул образуются не только в этаноле и  поливинилбутирале, но и в неорганической и органо-неорганической силикатных матрицах, окрашенных методом прямого золь-гель синтеза.  Показано, что при окраске тетраэтоксисилановой матрицы методом пропитки образуются нефлуоресцирующие агрегаты,  предположительно, Н-типа. Полученные твердотельные  силикатные матрицы могут быть использованы как многоцелевые люминесцентные материалы для ближней ИК-области.  

Экспериментально и теоретически исследованы ИК-спектры свободного основания фталоцианина и трех его дейтеропроизводных. С использованием расчетов нормальных колебаний методом теории функционала плотности проведена детальная интерпретация спектров и их изменений при изотопозамещении. Выявлены колебания, частоты которых чувствительны к изотопозамещению различных положений молекулы. Отмечена высокая делокализация плоских деформационных колебаний NH-связей, причем наибольшее изменение частот колебаний не превышает 85 см^–1.

 Методами двумерной спектроскопии ЯМР выполнено отнесение сигналов ядер атомов водорода и углерода в группе стероидов, принадлежащих к группе 6-дезоксо-24-эпитеастерона и 24-эпибрассинолида. Изучено влияние  растворителей на химический сдвиг. 

Методами ¹³С, ¹Н и ¹⁵N ЯМР-спектроскопии установлена новая, не известная ранее форма соединения 5,5,6-тригидрокси-6-метилдигидропиримидин-2,4(1Н,3Н)-диона в растворе диметилсульфоксида. Показано, что данное соединение имеет схожую структуру с 5,5,6-тригидрокси-6-метилдигидропиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионом.

Обнаружено формирование J-агрегатов 21-тиа-5,10,15,20-тетра-(4-cульфофенил)-порфирина в подкисленных водных растворах и измерены их спектрально-люминесцентные характеристики. Показано, что спектрально-люминесцентные характеристики J-агрегатов определяются экситонными взаимодействиями. Определено количество когерентно взаимодействующих мономерных молекул порфирина в агрегате. Установлено, что J-агрегаты гетеропорфирина флуоресцируют с квантовым выходом флуоресценции Ффл = 1.8 × 10^–4. Обнаружена фотолабильность J-агрегатов: при фотовозбуждении J-агрегатов в полосу поглощения при 503 нм они разрушаются до мономерных дважды протонированных молекул. Процесс фотомономеризации является обратимым, при хранении раствора в темноте вновь стабилизируются J-агрегаты.

Исследована фото- и катодолюминесценция видимого диапазона в легированных эрбием ксерогелях титаната бария, полученных в виде порошка и мишени, спрессованной из него методом взрывного прессования. Порошок и мишень демонстрируют ап-конверсионную люминесценцию ионов эрбия при возбуждении на длинах волн в областях 950—1000 и 1450—1550 нм, которая характеризуется интенсивными полосами 650 и 520—560 нм, а также слабой полосой ~820 нм, что соответствует переходам ⁴F_9/2 ®⁴I_15/2, ²Н_11/2®⁴I_15/2, ⁴S_3/2®⁴I_15/2, ⁴I_9/2®⁴I_15/2 трехвалентного иона эрбия. Мишень демонстрирует также катодолюминесценцию при комнатной температуре и температуре жидкого азота с наиболее интенсивными полосами 650, 520 и 538 нм.

Исследованы положения полос оптического спектра, параметры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) — g-факторы (g_x, g_y, g_z) и константы сверхтонкой структуры (A_x, A_y, A_z) — для ионов Cu²⁺ в легированном кристалле LiNbO₃ с использованием формул для параметров ЭПР
3d⁹-иона в ромбически вытянутых октаэдрах на основе кластерного подхода. Предполагалось, что ион Cu²⁺ заменит основной Li+ в решетке с отличающимся от исходного Li+ локальным окружением из-за несоответствия размеров и эффекта Яна–Теллера. Для связи Cu-O имеет место удлинение δz (~0.0611 Å) вдоль оси z и дополнительное изменение δr (~0.0861 Å) в плоскости осей x и y. Получена волновая функция основного состояния центра Cu²⁺ в LiNbO₃.

Продемонстрирована эффективность классификации образцов шоколада по типу и производителю методом “спектрального отпечатка” с использованием спектров пропускания в терагерцовом частотном диапазоне. С целью устранения негативного влияния шума и эффекта Фабри—Перо методом адаптивных итеративно взвешенных наименьших квадратов со штрафом по спектрам определены их базовые линии. Классификация проведена путем построения маломерного пространства главных компонент базовых линий и применения методов кластерного анализа в этом пространстве. Точность и полнота классификации образцов шоколада методами k-среднего, построения классификационного дерева и иерархического кластерного анализа составили 0.85 и 0.83, 0.91 и 0.90, 0.94 и 0.93 соответственно. Для случаев, когда проведение попарной классификации наиболее проблематично, успешно применен метод опорных векторов.

Методами просвечивающей электронной микроскопии установлено, что быстрая вакуумнотермическая карбидизация кремния при 1100 °C приводит к формированию слоев кубического карбидa кремния (SiC). Полоса ИК-спектра пропускания при 798 см^–1, соответствующая валентному колебанию Si-C, и максимум спектра комбинационного рассеяния 793 см^–1, соотносимый с поперечной оптической фононной модой SiC, подтверждают формирование слоя кубического политипа SiC. Методом ИК-спектроскопии обнаружена полоса поглощения Si-O-Si 1100 см^–1. Определена зависимость коэффициента пропускания от волнового числа.

Исследовано взаимодействие светодиодного глубинного УФ-излучения (275 нм) с бычьим сывороточным альбумином (БСА), содержащим наночастицы золота (НЧЗ), с использованием динамического профилирования луча и флуоресцентной спектроскопии. Тепловое воздействие излучения диодного лазера с l = 800 нм на биоплазмонный раствор исследовано с помощью мониторинга зондирующего луча и ИК-камеры. Результаты показали последовательное нелинейное и колебательное поведение комплекса НЧЗ-БСА из-за процесса адсорбции и десорбции белка. Наблюдаемые усиление и тушение флуоресценции тирозина (Tyr) могут дать информацию о кинетике связывания и конформационных изменениях белка. После лазерного нагрева в течение 10 мин флуоресценция Tyr полностью исчезает и зондирующий пучок He–Ne расширяется на ~4 нм из-за столкновений молекул и денатурации белка. Изменение температуры вследствие разворачивания и денатурации белка демонстрирует аналогичную нелинейную картину при разных объемах НЧЗ. Однако температура ниже при более высоких концентрациях НЧЗ, что указывает на более высокую скорость адсорбции белка, способствующую уменьшению локализованного поверхностного плазмонного резонанса посредством нагревания.

Для определения концентрации глюкозы в молоке синтезированы богатые фенольногидроксильными группами углеродные точки. Представлена методика определения глюкозы, опосредованная глюкозооксидазой, которая позволяет проводить количественный анализ перекиси водорода (H2O2) и глюкозы. Можно определять H2O2 и глюкозу непосредственно в сложных системах, таких как молоко. Показано, что в диапазоне концентраций H2O2 1—100 мкМ флуоресценция углеродных точек тушится линейно с коэффициентом корреляции 0.977 и пределом обнаружения 0.175 мкМ. Аналогично построена линейная корреляция между флуоресценцией углеродных точек и концентрацией глюкозы в диапазоне 10—100 мкМ с коэффициентом корреляции 0.968 и пределом обнаружения 0.686 мкМ. Степень восстановления 97.30—101.05 % свидетельствует о высокой чувствительности определения глюкозы в молоке. Данный метод стал первым случаем, когда углеродные точки использовались в качестве флуоресцентного зонда для непосредственного обнаружения глюкозы в молоке, что исключает этап его предварительной обработки и обеспечивает расширение возможностей использования флуоресцентной спектроскопии.

Исследованы спектрально-флуоресцентные характеристики молекул бычьего сывороточного альбумина (БСА) в “мягкой” короне наночастиц серебра (Ag-НЧ) при различных значениях рН. Установлено формирование комплексов БСА + Ag-НЧ. Определены константы связи комплекса (Kas) и биомолекулярные константы скорости тушения флуоресценции БСА (K_q) для различных рН. Зависимости K_as и K_q от рН являются немонотонными с максимумами при рН 6.0. Количество сайтов связывания (коэффициент Хилла n) и толщина мягкой короны БСА (Dd) также максимальны при рН 6.0. При больших и меньших рН (относительно рН 6.0) эти параметры уменьшаются. Вариация параметров взаимодействия БСА и Ag-НЧ обусловлена изменением конформационных модификаций белка (содержания a-спирали) и микроокружения Tyr- и Trp-остатков белка в мягкой короне (гидрофобности белка).

Исследованы миграция и накопление ионов железа и меди в процессе вегетации пробирочного картофеля Solanum tuberosum L. Форма и содержание металлов в тканях картофеля, выращиваемого в факторостатных условиях, определены с помощью элементного анализа и методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Токсическое действие исследуемых тяжелых металлов проявляется в физико-химических характеристиках (изменении сигнала ЭПР и накоплении металла в органах растений) и биометрических показателях с увеличением содержания солей металлов в питательной среде. В спектрах ЭПР обнаруживается узкий синглет, характерный для стабильных семихиноновых радикалов.

Обосновано применение метода оптимальной интерполяции для ассимиляции редких в пространстве и времени данных наблюдений аэрозольной оптической толщины (АОТ) в химико-транспортной модели. При использовании наблюдений АОТ в наземной радиометрической сети AERONET получены пространственная и временная корреляционные зависимости погрешностей результатов моделирования АОТ по химико-транспортной модели GEOS-Chem. Проведена оптимальная интерполяция данных АОТ сети AERONET с использованием результатов моделирования по GEOS-Chem в качестве предварительного поля для восточноевропейского региона за 2015—2016 гг. Показано, что применение оптимальной интерполяции позволяет более чем на треть уменьшить среднеквадратическую погрешность оценки АОТ в местах, где отсутствуют станции AERONET.

Методами поляризационно-люминесцентной голографии исследована фотоиндуцированная гиротропия (нелинейная оптическая активность) поляризационно-чувствительных люминесцентных регистрирующих материалов на основе различных питьевых и минеральных вод. Получены спектры фотолюминесценции и степени циркулярности круговой поляризации люминесценции реконструированного фантомного объекта. При переходе от рацемической формы к хирально чистым фазам наблюдается существенное изменение спектров динамических мультиплексных люминесцентных голограмм Денисюка в среде, в частности, обнаруживается поляризационно-голографичеcкая память гиротропных свойств в рассмотренных водных средах. Поляризационно-голографический анализ оптических поляризационных спектров водных сред позволяет получить дополнительную информацию о свойствах анизотропно-гиротропных голографических материалов — собственной хиральности у компонентов каждого присутствующего в среде соединения.

Численно исследованы закономерности формирования пространственно-энергетического профиля зоны видимости активно-импульсными системами видения (АИСВ) на наклонных трассах при диффузном отражении вертикально и горизонтально ориентированных объектов. Предложено учитывать наличие в АИСВ шумового порога и введено понятие контраста сигнала, что позволило приблизить результаты численного моделирования потенциальных возможностей АИСВ к реализуемым экспериментально. Показано, что используемое ранее положение, когда длина зоны видимости однозначно определяется суммой длительностей импульсов подсветки и стробирования, справедливо в случае, если контраст сигнала близок к единице. При рассмотренных типичных параметрах предельная дальность наблюдения вертикальных объектов в ~3.8 раза выше, чем горизонтальных. При увеличении высоты установки АИСВ сигнал для вертикальных объектов монотонно уменьшается, а для горизонтальных эта зависимость обладает максимумом. Впервые экспериментально подтверждено уменьшение длины зоны видимости для фиксированных длительностей импульсов подсветки и стробирования при увеличении расстояния задержки.

Терагерцовый спектр поглощения моногидрата оротовой кислоты в кристаллической фазе получен экспериментально и смоделирован с помощью теории функционала плотности. Четыре отчетливых максимума в диапазоне 12—128 см^–1 воспроизведены моделированием с использованием функции Пердью–Берка–Эрнцерхофа. Сравнение экспериментальных и расчетных данных показало, что измеренные максимумы появляются в основном из-за межмолекулярных сил, в которых доминируют взаимодействия молекул оротовой кислоты. Особенность при 110.2 см^–1 объяснена взаимодействием оротовой кислоты и молекул воды.

Предлагается архитектура глубокой нейронной сети, основанная на интеграции сверточной нейронной сети Faster R-CNN с модулем Feature Pyramid Network. На основе данного подхода разработан алгоритм обнаружения и классификации транспортных средств на изображениях и соответствующая модель. Для обучения предложенной модели использована кроссплатформенная среда ML.NET. Представлены результаты сравнения эффективности применения предложенного подхода и сверточных нейронных сетей YOLO v4 и Faster R-CNN. Показано улучшение точности обнаружения и локализации разных типов транспортных средств на снимках сверхвысокого разрешения. Приведены примеры обработки изображений земной поверхности сверхвысокого разрешения и даны соответствующие рекомендации.

Разработан простой, точный и безопасный метод определения содержания эрлотиниба гидрохлорида в лекарственной форме в виде таблеток с использованием смеси метанола и ацетонитрила (50:50 об.%). Максимальное и дополнительное пиковое поглощение эрлотиниба гидрохлорида отмечено на длинах волн 247 и 333 нм, что подчиняется закону Бера в диапазоне концентраций 5–30 мкг/мл (r² = 0.9992). В предлагаемом методе для оценки концентрации эрлотиниба гидрохлорида в таблетках использована длина волны дополнительного пикового поглощения 333 нм. Уравнение линейной регрессии y = 0.0461x + 0.0164. Разработанный метод проверен в соответствии с рекомендациями Международной конференции по гармонизации (ICH). Показатели точности и другие статистические переменные соответствуют заданным значениям.

Для астрофизически значимой двухатомной молекулы монофторида углерода (CF) получены параметры молекулы в основном состоянии (длина связи, дипольный момент, постоянная вращения, частота гармоники, интенсивность ИК-излучения и колебательная температура) с использованием теории функционала плотности с тремя базовыми наборами 3-21G, 6-31G и 6-311G и сопоставлены с литературными данными. Установлено, что колебательная температура, найденная с помощью теории функционала плотности, схожа с температурой, благоприятной для образования молекулы CF в межзвездной среде. Параметры вероятности перехода, а именно факторы Франка–Кондона и r-центроиды, оценены для систем полос A–X, B–X и D–X молекулы CF с использованием более надежной процедуры численного интегрирования. Факторы Франка–Кондона и r-центроиды рассмотрены с точки зрения применения в астрофизике.

Исследованы структурные и спектроскопические свойства образцов нанопорошков ZnO, легированных различной концентрацией титана с использованием простой методики растворения. Согласно рентгенограмме, размер кристаллитов нанопорошка ZnO 41.67 нм. За счет увеличения концентрации примеси в решетке-хозяине размер кристаллитов уменьшается до 20.84 нм. Морфология поверхности указывает на то, что легирование Ti незначительно влияет на формирование ZnO. Методом УФ-видимой спектроскопии определены оптические свойства образцов и проведена идентификация структурных групп. Спектр фотолюминесценции указывает на то, что группы люминесцируют в УФ и красной областях. В спектре ЭПР наблюдается сигнал реверберации при g = 1.35. Различие в значениях намагниченности в диапазоне от 0.04 до 0.02 составляет 1.092 emu/g, что свидетельствует о равномерном внедрении Ti в ZnO.

Разработан простой УФ-спектрофотометрический метод определения содержания лентинана в комплексе с азокрасителем конго красным при различных концентрациях щелочных растворов. Обнаружено, что лентинан легко растворяется в деионизированной воде с максимумом поглощения при 486 нм. В результате проверки метода выявлено, что раствор комплекса лентинан–конго красный имеет приемлемую линейность в диапазоне концентраций 2–10 мкг/мл с коэффициентом корреляции r² > 0.99, среднее значение извлечения при различных концентрациях >90 %, для лентинана LOD = 0.014 мкг/мл и LOQ = 0.0431 мкг/мл. Разработанный метод может использоваться для контроля качества при анализе лентинана чистого и в лекарственных препаратах.

Взаимодействие окскарбазепина (OXZ) с сывороточным альбумином человека (САЧ) исследовано с помощью трехмерной флуоресценции, эмиссионной флуоресценции, УФ-видимой спектроскопии и молекулярного докинга. OXZ статически тушит флуоресценцию САЧ спонтанно и экзотермически. Анализ термодинамических параметров выявил участие водородных связей совместно с силами Ван-дер-Ваальса. Молекулярный докинг подтвердил, что OXZ связан с сайтом I САЧ. Сильная связь с OXZ (Kb » 10⁵ л/моль) уменьшает вторичные окружающие и конформационные структуры САЧ, что предполагает его развертывание.

Предложены простые, быстрые и чувствительные спектроскопические методы определения противогрибкового препарата мебендазола. Методы основаны на восстановлении трехвалентного железа до двухвалентного в комплексе 1,10-фенантролин–железо в кислой среде с образованием оранжево-красного ферроинового комплекса. В методе I спектрофлуориметрический анализ основан на тушении мебендазолом флуоресценции комплекса железа с фенантролином при pH 3.7. Разницу флуоресценции определяли количественно на l = 409 нм после возбуждения на 254 нм. Метод II базируется на спектрофотометрическом измерении поглощения образовавшегося комплекса при 510 нм. Линейная корреляция обнаружена в диапазонах концентраций 3.0–17.0 и 5.0–20.0 мкг/мл для методов I и II с коэффициентом корреляции (r) 0.9998. Методы успешно применены для определения мебендазола в таблетках. Представлен механизм пути реакции. При сравнении результатов, полученных с помощью предложенных и использованных ранее методов, существенных различий не обнаружено.

Разработан воспроизводимый, чувствительный и экономичный спектрофлуориметрический метод для количественного определения лекарственного средства ибрутиниба в нерасфасованной и пероральной капсульной формах. Проверка метода в соответствии с руководящими принципами ICH показала его высокую чувствительность, отличную линейность в диапазоне концентраций 0.1–7.5 мкг/мл с коэффициентом корреляции r² = 0.9961, LOD и LOQ 0.224 и 0.680 мкг/мл. Извлечение лекарственного средства из капсульной композиции по предлагаемому способу 97.59, 1.42 % RSD.

Разработан метод для обнаружения и определения предварительной концентрации свинца, кадмия и железа, основанный на экстракции в точке помутнения, с использованием пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии. Метод применен при концентрации металлических микроэлементов в образцах ниже пределов обнаружения (LOD). Экспериментальные LOD 0.01, 0.01 и 0.3 ppm для Pb, Cd и Fe, соответственно, определены на основе значительного изменения наклона стандартной кривой. С использованием 2,6-диамино-4-фенил-1,3,5-триазина и 3-амино-7-диметиламино-2-метилфеназина (нейтрального красного) в качестве хелатообразующих агентов, а также Triton X-114 в качестве сурфактанта пробы воды обогащались элементами металлов. Процедура предварительного концентрирования оптимизирована путем изменения экспериментальных факторов, а именно температуры, времени равновесия, рН и концентрации хелатов и поверхностно-активного вещества. После оптимизации метода микроэлементы определены в следовых количествах с 20-кратным снижением пределов обнаружения и извлечением 99.8, 97.3 и 99.3 % для Pb, Cd и Fe соответственно.

Наночастицы серебра (AgNPs) и золота (AuNPs) синтезированы экологически чистым методом с использованием экстракта Ficus sycomorus. Настройка экспериментальных параметров (количества извлеченного, концентрации ионов металлов и значения pH) позволяет контролировать размер, форму и распределение наночастиц по размерам. С помощью УФ-видимой спектроскопии выявлены изменения спектрального профиля поверхностного плазмонного резонанса наночастиц в различных условиях. Получение монодисперсных сферических AgNPs (4 нм) и AuNPs (11 нм) подтверждено методом просвечивающей электронной микроскопии. По данным ИК-Фурье-спектроскопии, флавоноидные гликозиды играют главную роль в восстановлении и стабилизации ионов металлов. Свежеприготовленные AgNP и AuNP использованы в качестве экологичных катализаторов для эффективного разложения метиленового синего в присутствии боргидрида натрия.

Для определения β-лактамных антибиотиков (ампициллинa, амоксициллинa, пенициллинa G, оксациллинa и карбенициллинa) использованы конъюгированные антитела с наностержнями золота (AuNR). Методы XRD, ATR-FTIR-спектроскопии, TEM и DLS применялись для обнаружения кристалличности, идентификации функциональных групп, участвующих в синтезе AuNR, и для измерения размера AuNR соответственно. Значения pH 9 и концентрации 9.6 мкг антител 1 мл раствора поли(4-стиролсульфоновой кислоты (PSS), модифицированного AuNR, выбраны как лучшие значения pH и концентрации антител для конъюгации с AuNR, модифицированными PSS. Максимумы lmax AuNR, модифицированных PSS, конъюгации антител с AuNR, модифицированных PSS, и обнаружения антибиотиков (от 1 нМ до 1 мМ) с AuNR-PAb, модифицированными PSS, зарегистрированы с помощью микрообъемного спектрофотометра. Результаты показывают, что длина волны поглощения локализованного поверхностного плазмонного резонанса для AuNR, модифицированных PSS, смещена в красную область из-за увеличения концентрации β-лактамных антибиотиков. С увеличением концентрации ампициллина, пенициллина G и карбенициллина положение максимума изменяется и после насыщения антибиотиком кривая выходит на плато, т. е. антитело имеет аналогичное поведение при обнаружении этих антибиотиков. Для амоксициллина концентрация насыщения намного выше, т. е. антитело более специфично для его обнаружения. В случае оксациллина насыщение происходит быстро, демонстрируя чрезвычайно низкую способность антител к обнаружению этого антибиотика. Показано, что антитела чувствительны к концентрации 1 нМ пяти изученных β-лактамных антибиотиков.