В 2023 г. исполняется 90 лет со дня рождения академика, доктора физико-математических наук, профессора Георгия Павловича Гуриновича.

Методами молекулярной динамики и лазерной кинетической абсорбционной спектроскопии исследован процесс миграции молекулы кислорода (О₂) в изолированных β-цепях гемоглобина человека. Показано, что встраивание атомов ксенона (Xe) в изолированные β-цепи приводит к уменьшению характеристического времени наиболее медленной компоненты геминальной рекомбинации О₂ с белком. Такое изменение обусловлено уменьшением внутрибелкового пространства, доступного для миграции молекулы O₂ после встраивания инертного газа в Xe-связывающие области белка. Методом молекулярной динамики показано, что за время протекания геминальной рекомбинации в изолированных β-цепях молекула O₂ посещает как Xe2-, так и Xe1-сайт белка. Определены аминокислоты, участвующие в формировании первичного и вторичных сайтов белка. Полученные результаты важны для понимания механизма связывания молекулы О₂ как нативным тетрамером гемоглобина человека, так и искусственными переносчиками кислорода на основе гембелков.

Исследованы скорости окисления ловушки синглетного кислорода в аэрированной воде, этаноле и оксиде дейтерия при прямом возбуждении кислородных молекул излучением диодных и волоконных лазеров, соответствующим основной (1273 нм) и колебательной (1070 нм) полосам поглощения кислородных молекул. В качестве ловушки использован 1,3-дифенилизобензофуран, солюбилизированный в водных системах путем добавления 0.05 М додецилсульфата натрия. Установлено, что так же, как в недавно исследованных органических средах, в аэрированных водных средах и этаноле при возбуждении кислорода с λ_возб = 1070 нм квантовая эффективность фотоокисления ловушки примерно на два порядка меньше, чем при возбуждении главного максимума 1273 нм. Обсуждается значение полученных данных для применения ИК-лазеров в фототерапии.

Проведено квантово-химическое моделирование структуры и колебательных состояний 4-координированных Ni-комплексов октаалкилпорфиринов (Ni-ОАП) в основном и в ряде (d, d), (π, d) и (π, π) возбужденных состояний. Рассчитанный спектр резонансного комбинационного рассеяния (РКР) Ni(II)-октаэтилпорфирина (Ni-ОЭП) в конфигурации ³(d_z2, d_x2-y2) соотнесен с экспериментальным спектром, полученным с задержкой ~2 пс после возбуждения, а также спектром, регистрируемым при импульсном наносекундном возбуждении в режиме насыщения. Расчетные данные свидетельствуют о наличии в растворе Ni-ОЭП большого количества конформеров, отличающихся величиной рифления макроцикла, что приводит к уширению линий в спектрах РКР. Показано, что отсутствие в кинетике релаксации энергии электронного возбуждения Ni-ОАП спектральных признаков состояния ³(π, π*) может быть связано с тем, что для них в данном состоянии отсутствует локальный минимум в отличие от соответствующих Cu-, Zn- и Pd-комплексов порфиринов c большим ионным радиусом металла. На примере ряда мономезометилпроизводных Ni(II)-этиопорфиринов рассмотрено влияние стерического напряжения на частоты структурно чувствительных колебаний v₁₀, v₂, v₃, v₄ в спектрах РКР в основном и возбужденном ³(d_z2, d_x2-y2) состояниях. Показано, что переход в электронную конфигурацию ³(d_z2, d_x2-y2) сопровождается существенным уменьшением деформации рифления макроцикла.

Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики раствора 10-фенил-5,15-Ди-(4,6-дихлоропиримидинил)-коррола при 77 К. Установлено, что в нижнем триплетном Т₁-состоянии длинноволнового таутомера Т1 протекает эффективная NH-таутомеризация, в результате чего фосфоресценция наблюдается только для коротковолнового Т2-таутомера. Обнаружено, что при 77 К происходит смещение кислотно-основного равновесия и некоторая доля молекул депротонируется. Идентифицированы спектры флуоресценции и фосфоресценции депротонированной формы и установлено, что энергетический зазор у депротонированной формы DE(S₁ – Т₁) = 5570 см^-1 такой же большой, как и у свободных оснований. Методом функционала плотности оптимизирована молекулярная конформация NH-таутомеров серии корролов с различной архитектурой периферического замещения, рассчитаны их электронные спектры поглощения и величина энергетического зазора DE(S₁ – Т₁). Установлено, что рост энергетического зазора DE(S₁ – Т₁) обусловлен увеличением энергетической расстройки DЕ(НВМО-НВМО+1), причем зависимость носит общий характер для всех типов исследуемых молекулярных систем: двух NH-таутомеров свободного основания и депротонированной формы. Предположено, что такая тенденция является неотъемлемым свойством сокращенного макроцикла коррола, обладающего избыточной электронной плотностью по сравнению с порфином.

Исследованы ключевые биофизические характеристики фибробластов кожи человека в свободном состоянии и в составе биомедицинского клеточного продукта (клетки с носителем — гелем “Коллост”) с использованием проточной цитометрии и флуоресцентных зондов. Получены данные о сохранении интактного состояния фибробластов в комплексе с носителем, а именно содержания в цитоплазме клеток ионизированного кальция, активных форм кислорода и уровня микровязкости липидного бислоя клеточных мембран. Показано, что гель “Коллост” не индуцирует окислительный стресс в фибробластах, мембраны клеток не повреждаются и не увеличивается содержание в цитоплазме фибробластов ионов кальция, микровязкость липидного бислоя мембран не изменяется, что имеет важное значение для использования носителя геля “Коллост” для формирования биомедицинского клеточного продукта и его последующего использования в клеточной терапии.

Исследовано усиление галогенметанами (CCl₄, CHBr₃) фотосенсибилизируемых Zn-тетрафенил-порфином и Zn-тетраметилпиридилпорфирином деструкции белковых триптофанилов и перекисного окисления липидов в изолированных эритроцитарных мембранах. Показано, что эффект обусловлен фотоиндуцированным переносом электрона от Zn-порфиринов к галогенметанам с образованием высокореакционноспособных галогенметильных радикалов. Гидрофильный Zn-тетраметилпири-дилпорфирин более активен в опосредуемой галогенметанами фотосенсибилизации повреждений мембранных белков, в то время как гидрофобный Zn-тетрафенилпорфин эффективнее фотосенсибилизирует окисление липидов.

Проведено 1D- и 2D-RMP-спектральное исследование процессов агрегации трикатионного хлоринового (H₂Chl³⁺) фотосенсибилизатора (ФС) и его взаимодействия со средствами пассивной доставки Твин 80 и поливинилпирролидона (ПВП) в водных растворах. Показано, что метод ЯМР-спектроскопии позволяет наблюдать в растворе катионного хлорина H₂Chl³⁺ образование наноагрегатов (т_фс ≥ 10^-3 моль/кг) и ассоциированных форм при снижении концентрации ФС на два порядка, а также выявлять фрагменты молекул, ответственные за агрегацию. Добавки кратных мольных избытков солюбилизаторов Твин 80 и ПВП приводят к разрушению наноагрегатов ФС и образованию устойчивых комплексов с потенциальными носителями, при этом ассоциированные формы макрогетероциклов в растворе могут сохраняться. Полученные результаты согласуются с данными абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии, а также динамического рассеяния света. Молекулярный комплекс водорастворимого H₂Chl³⁺ с макромолекулой ПВП в водном растворе дополнительно стабилизирован за счет Н-связывания амидного NH-протона ФС с кислородом карбонильной группы полимера.

Проведено квантово-химическое моделирование оптимальной геометрии нарингенина, апигенина и менадиона. С использованием метода флуоресцентной спектроскопии зондов оценены их электронные свойства и взаимодействие с искусственными липосомальными мембранами. Установлено, что исследуемые флавоноиды и хинон эффективно взаимодействуют с липосомальными мембранами 1,2- димиристоил-sn-глицеро-3-фосфохолина. С помощью флуоресцентных зондов TMA-DPH и DPH показано, что апигенин, нарингенин (5-50 мкМ) и менадион (50 мкМ) уменьшают микротекучесть липидного бислоя липосомальных мембран на различной глубине, одновременно апигенин (но не менадион и нарингенин) эффективно тушит флуоресценцию зондов TMA-DPH и DPH, встроенных в липидный бислой. Взаимодействие исследуемых соединений с мембранами зависит от полярности, объема, геометрии и растворимости молекул в воде. С помощью зонда лаурдана показано, что нарингенин и менадион, встраиваясь в липосомы, дозозависимо переводят бислой в более упорядоченное состояние, тогда как апигенин снижает упорядоченность упаковки молекул липида и повышает гидратацию в области полярных группировок. Торсионный угол между кольцами в планарных молекулах менадиона и апигенина составляет 180°, в молекуле нарингенина — 86.4°. Гликозиды флавоноидов, изолированные из плодов клюквы (25-50 мкг/мл), незначительно повышают микротекучесть липосомальной мембраны в области полярных групп фосфолипидов.

Нитрование тирозильных остатков в белках рассматривается как один из видов пост-трансляционной модификации белков, свидетельствующей о развитии окислительного нитрозативного стресса при нарушениях метаболизма и сигнальной функции монооксида азота ^•NO. Рассмотрен неэнзиматический путь нитрования белков под действием видимого света в присутствии рибофлавина и нитрита. С использованием метода масс-спектрометрии показано, что фотосенсибилизированные рибофлавином окислительно-восстановительные процессы с участием нитрита и тирозина/тирозила приводят к нитрованию тирозильных остатков Tyr-103 и Tyr-146 полипептидной цепи миоглобина из сердца лошади. Обсуждается возможная роль рибофлавина и других природных фотосенсибилизаторов в модификации и повреждении белков при воздействии на организм интенсивного видимого света в присутствии в крови нитритов.

На основании спектрально-люминесцентных данных и результатов квантово-химических расчетов (метод ММ+) проанализированы интерфейсные явления и изменения спектральных свойств взаимодействующих компонентов в самособирающихся наноансамблях, сформированных за счет электростатических взаимодействий положительно заряженных тетра-метилпиридилпорфиринов (свободных оснований) и отрицательно заряженных стабилизированных глутатионом полупроводниковых AgInS/ZnS/GSH квантовых точек (КТ) в воде (pH 7.5) при 298 К. В рамках разработанной согласованной по размерам квантово-химической 3D-модели КТ предложена Детальная физикохимическая последовательность процессов, происходящих на поверхности КТ при взаимодействии с присоединенной молекулой порфирина, сопровождающаяся быстрым формированием Zn-комплекса порфирина и его хемосорбцией на SH-поверхность КТ. Полученные результаты являются основой для количественного анализа путей и механизмов релаксации экситонного возбуждения в наноансамблях данного типа.

В металлодиэлектрических наноструктурах с размером металлических неоднородностей порядка 10-100 нм возникает сильная локальная концентрация электромагнитного излучения на частоте возбуждающего (первичного) и испущенного (вторичного) излучения одновременно со значительным возрастанием скорости безызлучательных переходов (тушение флуоресценции). Рассмотрены общие принципы использования металлодиэлектрических наноструктур для усиления флуоресценции и представлены результаты экспериментальной реализации этих принципов для органических молекул, включая биомолекулы, меченные флуоресцентными маркерами.

С использованием технологии вакуумного напыления и неорганического синтеза созданы прототипы чиповых систем в виДе наностолбиков из комплексов ДНК с CdSe/CdZnSe/ZnS-квантовыми точками, иммобилизованных на плазмонной пленке золота. Конструкция и наличие концевой ДНК, меченной цианиновыми красителями Cy3, позволяет осуществлять реакцию гибридизации этой концевой нити с комплементарными ДНК и контролировать этот процесс по изменению сигнала гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР) и флуоресценции. Эффект молекулярного узнавания комплементарных ДНК сопровождается изменением спектра ГКР, увеличением интенсивности флуоресценции в 20 раз и уменьшением длительности затухания флуоресценции.

Проведено сравнение продольных распределений максимального значения интенсивности в бесселевых световых пучках (БСП) различных порядков с аналогичными распределениями в гауссовом и лагерр-гауссовых световых пучках соответствующих порядков. Вводится понятие “опасной зоны” БСП и предлагается метод для определения ее длины. Максимальное значение интенсивности I₀ исходного гауссова или лагерр-гауссова светового пучка изначально выбирается не выше предела лучевой прочности используемых оптических элементов и объектов. “Опасная зона” БСП — область пространства за аксиконом, в которой максимальная интенсивность БСП превышает I₀. За длину “опасной зоны” принимается наибольшая дистанция z_Κ за аксиконом, для которой максимальная интенсивность в поперечном сечении БСП равна I0. Дополнительно определяется расстояние z_E от аксикона, на котором выравниваются интенсивности на оси БСП и в его периферийном кольцевом поле. В этом поперечном сечении максимальные интенсивности БСП 0-, 1- и 2-го порядков гарантированно меньше I0, но поперечный размер светового пучка еще не слишком велик. С помощью методов математического моделирования рассчитаны относительные (в единицах длины существования БСП z_wI) значения z_E и z_K для БСП нулевого и высших (с первого по девятый) порядков. Показано, что при проектировании оптических систем, использующих коническую геометрию БСП, объекты с низкой лучевой прочностью целесообразно размещать на дистанциях, больших zK, причем наиболее энергоэффективным при том же заданном радиусе исходного лагерр-гауссова пучка по уровню I₀/e² является БСП 1-го порядка в области от z_K до z_E.

Получена случайная генерация излучения в микропорошках CdS и Zn_0.65Cd_0.35Se при уровнях оптической накачки 0.1-2.0МВт/см² излучением N₂-лазера на Длине волны 337 нм. Пороги случайной генерации составили 820 кВт/см² для микропорошка CdS и 740 кВт/см² для микропорошка Zn_0.65Cd_0.35Se. Введение халькогенидов Ca(Al_0.1Ga_0.9)₂S₄:Eu²⁺ и Ca₄Ga₂S₇:Eu²⁺ в смесь к микропорошкам твердых растворов CdS и Zn_0.65Cd_0.35Se способствовало уменьшению порога случайной генерации до 520 и 550 кВт/см², а также появлению структуры линий лазерного излучения и увеличению их интенсивности, что может быть вызвано увеличением количества контуров обратной связи за счет введения в смесь дополнительных рассеивателей.

Экспериментально исследован процесс формирования наноструктур оксигидроксида железа методом низкотемпературного плазменного электролиза, в том числе плазма тлеющего разряда при атмосферном давлении между металлическим электродом и жидкостью. Обсуждаются результаты изучения структуры и состава формируемых наночастиц.

Изучено влияние свойств обработанных плазмой диэлектрического барьерного разряда (ДБР) гранулированных материалов (катализатора ZnO, морской соли NaCl) и семян растений на режимы горения и мощность разряда. Методами оптической эмиссионной спектроскопии исследована пространственная структура ДБР. Из анализа распределения интенсивности в неразрешенных по вращательной структуре полосах (2+) N₂ и (1-) N₂⁺ определены усредненные по поперечному сечению разрядного промежутка электронная, колебательная и вращательная температуры плазмы. В присутствии обрабатываемых материалов имеет место переход от филаментарного режима горения ДБР к комбинации филаментарного и поверхностного разрядов, что сопровождается увеличением потребляемой электрической мощности и колебательной температуры плазмы в приэлектродной области в окрестности наполнителя.

Методом ЯМР изучен состав живицы сосны обыкновенной в концентрированных и разбавленных растворах в восьми дейтерированных растворителях и ССЦ. Установлено, что разбавленные растворы в хлороформе-d, хлористом метилене-d₂ и уксусной кислоте- d₄ содержат значительно меньше левопимаровой кислоты, чем концентрированные, при одновременном возрастании количества абиетиновой кислоты. Предположено, что высокая скорость изомеризации левопимаровой кислоты в абиетиновую в разбавленных растворах при комнатной температуре обусловлена каталитическими реакциями, связанными с кислотным характером растворителей, что необходимо учитывать при проведении ЯМР-анализа. При “старении” живицы идут реакции с кислородом воздуха с образованием дегидроабиетиновой кислоты. Сравнительный анализ показал, что при установлении состава живицы методом ЯМР наиболее приемлемым растворителем является дейтерированный бензол.

Исследован состав фенольных соединений экстрактов листовых пластинок морошки приземистой Rubus chamaemorus L. популяций заказников “Лонно”, “Ельня”, “Болото Мох” и “Жада”. Наибольшее содержание фенольных соединений наблюдалось у женского клона популяции “Лонно” и составляло 651.54±21.64 мг-экв галловой кислоты/г экстракта, из них 53.5±15.01 мг-экв рутина/г экстракта флавоноидов. Методом хромато-масс-спектрометрии в экстрактах идентифицированы следующие фенольные соединения: кверцетин-3-О-ксилозид, эллаговая кислота, кверцетин-3-О-глюкозид, кверцетин-3-О-глюкуронид, кемпферол-3-β-D-глюкопиранозид, хлорогеновая кислота, рутин. Определено содержание кемпферол-З-β-D-глюкопиранозида, кверцетин-3-О-глюкозида, эллаговой кислоты, рутина.

Показано, что действие почвенной засухи на начальных этапах развития стресса не вызывает в фотосинтетических мембранах листьев растений ячменя значимых деструктивных процессов, на что указывает отсутствие нарушения фотохимической активности фотосистем 1 и 2. Дефицит влаги в почве вызывает активацию адаптационного механизма, заключающегося в перераспределении энергии между фотосистемами, что минимизирует фотодеструктивное воздействие. Установлено, что в листьях растений ячменя при засухе существенно снижается нефотохимическое тушение флуоресценции хлорофилла, в большей степени его регулируемая составляющая, что потенциально опасно, так как при длительном стрессовом воздействии хлоропласты таких растений уязвимы к фотоокислительному стрессу. Подавление регулируемой диссипации энергии в фотосинтетической мембране при засухе может быть лимитирующим фактором, определяющим устойчивость растений ячменя к такому стрессовому воздействию.

Проведено сравнительное исследование спектрально-люминесцентных свойств моно- и тетра-мезо-аллилоксизамещенных порфиринов. Определена эффективность фотосенсибилизированного образования синглетного молекулярного кислорода порфиринами. Рассмотрены закономерности формирования хлориновых и бактериохлориновых структур в процессе радикально-цепной сополимеризации акриламида c исследуемыми порфиринами. Обсуждается механизм их восстановления.

Проведено исследование фотореакции серы с молекулярным водородом с использованием методологии молекулярной динамики нестационарных возбужденных состояний (TDESMD). Индивидуальная траектория TDESMD дает подробную информацию о реакциях, которые приводят к ряду аллотропов серы и их гидрированных форм. Смоделированные масс-спектры, основанные на ансамбле траекторий TDESMD, обеспечивают распределение сульфанов по путям реакции. Установлено, что фотореакция начинается с раскрытия кольца циклического S₈, который затем может реагировать с двумя радикалами H с образованием S₈H₂ в результате гомолитической диссоциации H₂. Кластер серы подвергнется отщеплению мелких фрагментов, которые впоследствии могут рекомбинировать в различные сульфаны. Наиболее распространенные фрагменты, генерируемые вдоль траекторий, — H₂S, S₄H₂ и S₈H₂. Конечные серосодержащие продукты представляют собой смесь сульфанов с различными цепями и кольцами. Полученные результаты позволяют лучше понять фотореакцию и потенциально дают представление о создании материалов с высокой температурой сверхпроводящего перехода T_c с использованием аналогичных реагентов.

С помощью лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS) получена спектральная информация для семи образцов колес высокоскоростных поездов ER8 с различной шероховатостью поверхности. Исследованы корреляции между интенсивностью спектральных линий, их отношением и шероховатостью поверхности образцов. Показано, что интенсивности спектральных линий основного элемента Fe и легирующих элементов Cr, Mo и V, отношения интенсивностей ионных линий к атомным линиям и отношения интенсивностей спектральных линий легирующих элементов к основным элементам коррелируют с шероховатостью поверхности образцов в разной степени. Модели случайного леса (RF) с интенсивностями спектральных линий и отношениями интенсивностей спектральных линий в качестве переменных использованы для корреляций. Проанализирована шероховатость поверхности материалов высокоскоростных железнодорожных колес с использованием LIBS и алгоритма RF. Метод можно использовать для измерения и оценки шероховатости поверхности колес в полевых условиях, обеспечив основу для применения LIBS при исследовании колес высокоскоростных железных дорог с различной шероховатостью поверхности.

Для неинвазивного определения уровня глюкозы в крови человека предложен усовершенствованный алгоритм поиска (ISSA) с целью оптимизации начальных весов и порогов машин экстремального обучения (ELM). Карта палаточного хаоса использована для улучшения разнообразия SSA, обратное обучение — для инициализации популяции и расширения диапазона поиска популяции, что повышает производительность SSA. Результаты модели ISSA-ELM являются более точными и обобщающими по сравнению с моделью SSA-ELM. Анализ сетки ошибок Кларка показывает, что доля предсказанных образцов, попадающих в область А, составляет 90 %, в область В — 10 %, что соответствует клиническим требованиям.

Разработан простой и чувствительный биоаналитический метод для одновременной оценки напроксена натрия (NPX) и гидрохлорида дифенгидрамина (DPH) в плазме человека с использованием жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (LC-MS/MS). В качестве внутренних стандартов использованы меченные изотопами аналоги — напроксен 13CD₃ и дифенгидрамин D₅ соляная кислота. Аналиты экстрагировали из 50 мкл плазмы крови человека методом белковой преципитации. Разделение аналитов проведено на колонке Zodiac C₁₈ (50x4.6 мм, 3 мкм) с использованием смеси градуированного ацетонитрила и 5 мМ ацетатно-аммонийного буфера в 0.025 %-ном растворе муравьиной кислоты (60:40, об./об.) при скорости потока 1.0 мл/мин. Метод показал линейность в диапазоне концентраций 400—120000 нг/мл для NPX и 0.80—240 нг/мл для DPH при r² > 0.99. Результаты проверки метода на валидацию в соответствии с рекомендациями FDA (США) в допустимых пределах. Предлагаемый метод успешно применен для фармакокинетического исследования обоих препаратов одновременно после перорального приема испытуемыми двух капсул, каждая из которых содержит 220 мг NPX и 25 мг DPH. Для подтверждения воспроизводимости метода проведен повторный анализ проб.

Углеродные точки (CDs) без поверхностных функциональных групп синтезированы простым одностадийным гидротермальным методом с использованием 4,4 '-бипиридина в качестве источника углерода. Показано, что синтезированные CDs обладают хорошей селективностью к обнаружению Fe³⁺ и реагируют на ионы металлов как основания Льюиса. Диапазон обнаружения концентраций Fe³⁺ от 1.0×10^-8 до 1.0×10²моль/л, предел обнаружения 1.0×10^-8моль/л.

Разработан спектрофотометрический экспресс-метод определения диазепама (ДЗ) в чистом виде и фармацевтических препаратах с использованием красителей метилового оранжевого (МО) и бромфенолового синего (БФС). Предлагаемый метод основан на образовании окрашенного комплекса ионных пар ДЗ и указанных индикаторов путем экстрагирования их в хлороформ, при этом оптическую плотность измеряют при 411 и 415 нм соответственно. Экстракты интенсивно окрашены и очень стабильны при комнатной температуре. Молярная абсорбционная способность для ионных пар ДЗ-МО и ДЗ-БФС составляет 5.3х10³ и 6.66х10³ л/моль•см. Во всех случаях установлена стехиометрия реакции 1:1 и рассчитана условная константа устойчивости (K_f) комплексов. Оптимальный диапазон концентраций, определенный по графику Рингбома, составляет 16.67-50 мкг/мл. Предлагаемый метод успешно применен для анализа лекарственных форм. Помех со стороны обычных вспомогательных веществ, присутствующих в фармацевтических препаратах, не наблюдалось. Статистическое сравнение с использованием критерия Стьюдента, коэффициента дисперсии и F-критерия предлагаемого метода с методом ВЭЖХ показало их хорошее согласие.

Композит магнитного оксида графена, функционализированный хитозаном, использован для предварительного концентрирования, разделения и определения следовых количеств ионов свинца (Pb²⁺) в водных образцах. Концентрация Pb²⁺ в водных растворах определена с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой печью. В качестве хелатирующего агента применен диэтилдитиокарбамат натрия. ИК-Фурье-спектроскопия, рентгеновская дифракция, термогравиметрический анализ, вибрационная магнитометрия и сканирующая электронная микроскопия использованы для характеристики магнитных свойств, морфологии поверхности и химической структуры синтезированного композита. Оценены и оптимизированы факторы, влияющие на эффективность извлечения. В оптимальных условиях предел линейности определения концентрации ионов Pb²⁺ 0.70-100.00 мкг/л с коэффициентом корреляции 0.9981, пределы количественного определения и обнаружения 0.73 и 0.21 мкг/л, коэффициент концентрирования 40, коэффициент повторяемости метода 2.58 % (RSD%). Изучены изотермические модели, проведены термодинамические исследования. Предлагаемый метод эффективен и обладает высокой чувствительностью, экономичностью, возможностью быстрого и легкого разделения, а также экологичностью при определении следовых количеств ионов Pb²⁺ в различных водных образцах.

Теоретически изучена пространственно-временная динамика интенсивного лазерного импульса с q-гауссовым пространственным профилем излучения при взаимодействии с бесстолкновительной плазмой, в частности динамика ширины импульса и ширины луча лазерного импульса. С использованием вариационной теории нелинейное уравнение в частных производных, определяющее эволюцию огибающей импульса, сведено к набору связанных обыкновенных дифференциальных уравнений для ширины импульса и ширины луча лазерного импульса. Дифференциальные уравнения решены численно для представления взаимосвязи между самофокусировкой и самосжатием лазерного импульса.

Проведен количественный анализ образцов алюминия с помощью лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS) и различных классических подходов к машинному обучению. Nd:YAG-лазер с модулятором добротности на основной гармонике 1064 нм используется для создания плазмы LIBS Для прогнозирования концентраций составляющих стандартных алюминиевых сплавов. Прогнозирование концентрации выполнено с помощью линейных подходов регрессии опорных векторов (SVR), множественной линейной регрессии (MLR), анализа главных компонент (PCA), интегрированного с MLR (PCA-MLR) и SVR (PCA-SVR), а также нелинейных алгоритмов искусственной нейронной сети (ANN), ядерной регрессии опорных векторов (KSVR) и объединения традиционного анализа главных компонент с KSVR (РСА-KSVR) и ANN (РСА-ANN). Для улучшения количественного анализа применяется уменьшение размерности к различным методологиям на основе алгоритма PCA. Комбинация PCA-KSVR показывает наибольшую эффективность в прогнозировании большинства элементов среди других классических алгоритмов машинного обучения.

Совместно легированные ионами Sm³⁺ и RE³⁺ (RE = Dy, Er, Gd, La, Nd, Tb) люминофоры CaB₆O₁₀ получены при 800°C методом твердофазной реакции. Полученные порошки структурно охарактеризованы методами рентгеноструктурного анализа и ИК-Фурье-спектроскопии. Спектры излучения люминофоров CaB₆O₁₀:Sm³⁺ состояли из нескольких пиков излучения ионов Sm³⁺ с центрами 561, 601, 649, 708 нм, генерирующих яркий оранжево-красный свет. Концентрационное тушение происходило при x = 0.05 для люминофора CaB₆O₁₀:xSm³⁺. Отличий спектров возбуждения легированных люминофоров CaB₆O₁₀:Sm³⁺, RE³⁺ от спектров возбуждения люминофора CaB₆O₁₀:Sm³⁺ не обнаружено. Введение в матрицу компенсатора заряда RE³⁺ (RE = Dy, Er, Gd, La, Nd, Tb) снижает интенсивность люминесценции люминофоров CaB₆O₁₀:Sm³⁺.

Флуоресцентные порошки SrWO₄:RE³⁺ (RE = Eu, Sm, Pr) синтезированы высокотемпературным твердотельным методом. Фазовая структура и морфология флуоресцентных порошков исследованы методами рентгеновской дифракции и автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии. Показано, что чистая фаза SrWO₄ может быть получена прокаливанием при 900°С в течение 4 ч и легирование редкоземельными ионами не влияет на кристаллическую фазу флуоресцентных порошков. Порошки SrWO₄, легированные тремя редкоземельными ионами, образуют сферические структуры. С помощью флуоресцентного спектрометра оценены люминесцентные свойства образцов, проанализированы спектры возбуждения и испускания флуоресцентных порошков SrWO₄:RE³⁺ (RE = Eu, Sm, Pr). Показано, что флуоресцентный порошок SrWO4:Eu3+ может эффективно возбуждаться УФ-светом с λ = 395 нм и излучать красный свет с λ = 615 нм при концентрации [Eu³⁺] = 7 %; SrWO₄, легированный Sm3+ и Pr3+, может излучать красный свет на λ = 650 и 687 нм при возбуждении на λ = 406 и 460 нм с концентрацией легирования 5 %. Изготовлено устройство W-LED с розовым флуоресцентным порошком SrWO₄:Eu³⁺ и УФ-чипом 395 нм. Координаты цветности устройства (0.3055, 0.3532) демонстрируют ярко выраженный белый свет. Флуоресцентные порошки SrWO₄:RE³⁺ (RE = Eu, Sm, Pr) могут найти применение в качестве компонентов красной флуоресценции для белых светодиодов с УФ-возбуждением.