АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Экспериментально исследовано влияние диэлектрической поверхности на атомы Rb (D2-линии) при нанометровых расстояниях. Использование наноячейки, заполненной атомарным рубидием с клиновидным зазором, позволило исследовать влияние расстояния атомов в интервале 45—150 нм от поверхности окна, изготовленного из технического сапфира. При расстояниях от сапфировой поверхности <130 нм вследствие ван-дер-ваальсова взаимодействия происходит сильное уширение атомных переходов 85Rb и 87Rb, а их частотные сдвиги осуществляются в низкочастотную область спектра. Применение метода второй производной спектров поглощения наноячейки позволило измерить коэффициент ван-дер-ваальсова взаимодействия C3 = 1.8±0.3 кГц ∙ мкм3 для D2-линии Rb. Показано, что при толщине наноячейки 65±5 нм с увеличением плотности атомов происходит дополнительный красный сдвиг, обусловленный диполь-дипольным взаимодействием атомов Rb. Результаты могут быть использованы при разработке миниатюрных субмикронных устройств.
Рассмотрены два варианта модификации поверхности магниевых сплавов для повышения интенсивностей спектральных линий. Использование золотых наночастиц для компонентов сплавов приводит к повышению соотношения сигнал/шум в 1.5-2 раза. Применение красителя приводит к ухудшению этого соотношения. Показано, что эффективность поглощения лазерного излучения на поверхности не оказывает существенного влияния на абляцию при воздействии наносекундных импульсов на металлы. При этом накопления сигнала от трех импульсов с очищением поверхности достаточно, чтобы превзойти эффект от использования наночастиц.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Изучено связывание тиазинового красителя метиленового синего (МС) с одноцепочечными (оц-) синтетическими полирибонуклеотидами полирибоадениловой (poly(rA)) и полиуридиловой (poly(rU)) кислот методами абсорбционной спектроскопии и УФ-плавления. Обнаружено, что механизмы связывания МС с poly(rA) и с poly(rU) существенно различаются. Полученные данные указывают на то, что основной способ взаимодействия МС с оц-poly(rA) соответствует полуинтеркаляции, с оц-poly(rU) — электростатическому связыванию. Выявлено, что МС способствует образованию гибридного дуплекса poly(rA)-poly(rU).
Разработаны и оптимизированы методы пробоподготовки для использования наночастиц золота в качественном анализе красочных слоев объектов живописи методом гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР). Применение плазмонных наночастиц для ГКР-анализа художественных материалов в реальных объектах живописи позволяет значительно снизить люминесцентный фон, обусловленный присутствием органических связующих красочного слоя, и наряду с многократным усилением интенсивности КР-линий хромофорных групп приводит к повышению соотношения сигнал/шум. Методики успешно опробованы на красочных слоях 12 произведений станковой живописи XVI—XIX вв. при тесном сотрудничестве с музеями Республики Беларусь, могут систематически применяться в искусствоведческой экспертизе для идентификации состава красок и атрибуции объектов культурного наследия.
Изучена роль молекулярной структуры в формировании батохромного сдвига полосы S0→S1-перехода для семейства N-замещенных производных порфина. С использованием методов квантовой химии оптимизирована молекулярная конформация молекулы порфина, четырех N-замещенных производных и двух модельных молекул порфина с отдельными зафиксированными углами и длинами связей в макроцикле, определены энергии молекулярных орбиталей, и рассчитаны электронные спектры поглощения. Обнаружено, что N-замещение приводит к значительной пирамидализации атома азота, причем степень гибридизации λ2 атома азота зависит от объема N-заместителя и достигает λ2 = 2.729 в молекуле Н(N-CCl3)П-порфирина. Установлено, что фактором, определяющим энергию длинноволнового S0→S1-перехода, является степень гибридизации λ2 атома азота, поскольку пирамидализация атома азота ухудшает сопряжение по внутреннему фрагменту Ca–N–Ca пиррольного кольца при одновременном усилении π-сопряжения через внешний фрагмент Ca–Cb–Cb–Ca, что в результате приводит к увеличению размеров сопряженной π-системы. Наклон N-замещенного пиррольного кольца относительно средней плоскости макроцикла и электронодонорные/электроноакцепторные свойства N-заместителей не оказывают непосредственного влияния на батохромный сдвиг S0→S1-перехода.
Исследовано радиационно-химическое воздействие на структурно-групповой состав модельной смеси н-гексан–н-гексен в соотношениях 95/5, 90/10, 80/20, 60/40 % в статических условиях. Лабораторные исследования проводились на гамма-источнике Сo60 при мощности дозы Р = 0.076 Гр/с в интервалах поглощенных доз D = 27—78 кГр. Определены плотность, вязкость, иодные числа смесей н-гексан–н-гексен при различных поглощенных дозах сразу после облучения, через 1, 2 и 7 месяцев после облучения для наблюдения пострадиационных эффектов. Сделан вывод, что в смесях с низким содержанием н-гексена (5—10 %) начальное направление радиационно-химических процессов состоит из дегидрирования и образования олефинов. В смесях, богатых н-гексеном (20—40 %), при гаммарадиолизе оба процесса — образование олефина и полимеризация — протекают одновременно. Облучение н-алкенов сопровождается полимеризацией, протекающей по цепному механизму. После облучения смесей плотность и вязкость увеличиваются, иодные числа уменьшаются. Скорость полимеризации при радиолизе смесей н-гексан–н-гексен зависит от концентрации олефина в системе и поглощенной дозы. При дозах >45 кГр полимеризация становится доминирующим процессом в системах, содержащих >20 % олефинов.
СПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Методом 133Cs ЯМР изучены структурные характеристики и свойства перовскитов на атомном уровне. Исследованы образцы перовскитов CsBixPb1–xBr3, легированные висмутом концентраций 0.0059, 0.0072, 0.0120. Отмечена важность качества материалов при использовании в оптике и фотонике. Показана высокая чувствительность метода 133Cs ЯМР при изучении данных концентраций висмута, влияющих на стабильность перовскитов и их динамические параметры.
СПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУР
Проведены сравнительные исследования концентрации носителей заряда (n) и относительной деформации (e) в графене, синтезированном методом химического парофазного осаждения и перенесенном на поверхность подложки SiO2/Si с использованием двух различных каркасов — полиметилметакрилата (ПММА) и парафина — с последующей комплексной обработкой. Использован корреляционный метод анализа положений КР-активных мод. Установлено, что в случае использования парафина концентрация носителей заряда в графене меньше, чем для ПММА. Дальнейшая жидкофазная и термическая обработка, применяемая для удаления каркаса из парафина, приводит к росту n вплоть до 1.2 ∙ 1013 см–2. Для образцов графена, перенесенных с помощью каркаса из ПММА, тенденции в изменении n не наблюдается независимо от видов обработки. Разброс значений e для графена, перенесенного с помощью парафина с последующим применением жидкофазной и термической обработки в вакууме, больше, чем для графена, перенесенного с помощью ПММА и прошедшего аналогичную обработку: от –0.01875 до –0.1488 % и от –0.04375 до –0.0875 %. Установлено, что помимо непосредственно самого материала каркаса для переноса определяющее влияние на качество графена оказывает сочетание методов обработки. Оптимизация этих параметров позволяет повысить эффективность методики переноса графена с одновременным улучшением эксплуатационных характеристик устройств графеновой наноэлектроники.
Численными методами решена задача рассеяния электромагнитного излучения дальнего инфракрасного диапазона на димере, состоящем из углеродной нанотрубки (УНТ), покрытой толстым слоем золота везде, кроме узкой центральной области. Нанотрубка в таком димере является низкопроводящим каналом, который замедляет перетекание зарядов между двумя частями высокопроводящего золотого покрытия. Благодаря этому в спектре сечения поглощения димера длиной 285 нм и поперечными размерами 20 нм на частоте 21 ТГц возникает плазмонный резонанс переноса заряда. Ширина резонанса определяется временем релаксации электронов в УНТ. Показано, что резонансная частота уменьшается, а сечение поглощения на резонансной частоте возрастает с увеличением поперечных и продольных размеров димера. Наличие контактного сопротивления между УНТ и слоем золота приводит к сдвигу резонансной частоты в низкочастотную область и уменьшению интенсивности пика поглощения. Возможность вариации проводимости УНТ посредством электростатического легирования позволяет использовать подобные димеры в качестве элементов для построения метаматериалов с управляемыми резонансными свойствами в дальнем инфракрасном диапазоне.
Детально исследована градиентная компонента силы светового давления, действующая на сферическую диэлектрическую наночастицу (НЧ), находящуюся в интерференционном поле, формируемом при наложении встречных пучков лазерного излучения. Проведен теоретический анализ качественного поведения решений основного уравнения динамики для движения прозрачной НЧ сферической формы в пространственно модулированном лазерном луче под действием градиентной силы. Экспериментально показано, что в интерференционном поле двух плоских встречных электромагнитных волн возникают силы, способные приводить в движение наноразмерные частицы, находящиеся в жидких средах. Экспериментальные результаты согласуются с теоретическими.
СПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
Исследована флуоресценция зимнего и летнего меха горностая (Mustela erminea), взятого со спинной и брюшной частей тела животного при воздействии излучением на λвозб = 270, 300, 365, 395 и 410 нм. Обнаружено, что мех брюшной части флуоресцирует ярче по сравнению с мехом спинной части. Показано, что спектры флуоресценции при λвозб = 270 и 300 нм преимущественно двухпиковые. Установлено, что однопиковые спектры флуоресценции зимнего и летнего меха, полученные при λвозб = 365, 395 и 410 нм, заметно различаются положением пика и шириной полосы. Обнаружено различие спектров флуоресценции меха спинной и брюшной частей. Полученные результаты могут быть использованы для определения шкур горностая в коллекциях и изделиях в отсутствие иных признаков.
СПЕКТРОСКОПИЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Исследованы спектрально-кинетические характеристики свечения бурого угля при воздействии на образцы импульсами лазера (1064 нм, 14 нс, 1 ГВт/см2) в среде воздуха при атмосферном давлении и в вакууме при давлении 10–2 Торр. Показано, что во время воздействия лазерных импульсов над образцами в вакууме наблюдается пароплазменный факел, выделены линии свечения ионизированного углерода и атомов водорода. При атмосферном давлении в спектрах преобладает свечение пламени CO. После лазерного воздействия в спектрах выделяются вращательно-колебательное свечение H2O и тепловое свечение углеродных частиц. В среде воздуха при атмосферном давлении во временном интервале 0.2—1.0 мс при воздействии лазерных импульсов W = 1 ГВт/см2 происходит зажигание нелетучего остатка частиц угля с вылетом раскаленных частиц углерода с температурой ~2500 К.
Для мониторинга уровня экологической безопасности измерено содержание тяжелых металлов в почвенном покрове г. Бишкека. Для исследования пробных образцов, содержащих тяжелые металлы, применен метод атомно-эмиссионного спектрального анализа. Количественный анализ проб проведен в потоке плазмы двухструйного плазматрона ДГП-50М. Отбор проб осуществлен на основе районирования городской территории с учетом выбросов ТЭЦ, автотранспорта, частного сектора. В пробах, отобранных на трех участках г. Бишкека в летний и зимний периоды, определено содержание восьми элементов группы тяжелых металлов. Содержание тяжелых металлов в пробах не превышает экологические нормы, устанавливаемые параметрами предельно допустимой концентрации и предельно допустимого превышения.
Разработан и реализован алгоритм обработки данных лидарного зондирования на длинах волн 299/341 нм для вертикальной трассы зондирования атмосферы с пространственным разрешением 1.5—150 м. В состав программы входят основные функции: запись данных лидарного зондирования атмосферы, преобразование формата бинарного файла dat в текстовый txt, восстановление профилей концентрации озона. Разработанный на базе созданного алгоритма программный комплекс для обработки данных лидарного зондирования позволяет получать профили концентрации озона от 4 до 20 км. В блоках записи данных лидарного зондирования атмосферы и восстановления профилей концентрации озона предусмотрен визуальный контроль зарегистрированных эхо-сигналов и восстановленных профилей концентрации озона. Приведен пример восстановления профиля концентрации озона из лидарных данных.
Рассмотрена деструкция 4-цианофенола с использованием фотолиза и активированных окислительных процессов в водных растворах. Изучено влияние УФ-излучения эксиламп KrCl и XeBr на его спектры поглощения. Показано, что для получения эффективной фотодеградации необходимо прямой фотолиз дополнить с помощью KrCl-эксилампы добавлением в водный раствор 4-цианофенола перекиси водорода для включения механизма с участием гидроксильных радикалов.
ОПТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Неорганические перовскиты на основе трииодида цезия-свинца (CsPbI3) остаются наиболее перспективным материалом для изготовления перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) за счет оптимальной ширины запрещенной зоны ~1.72 эВ и высокого коэффициента поглощения света. Последнее характерно для кубической структуры CsPbI3, так называемой черной фазы. Для образования такой структуры при относительно низких температурах требуется добавление иодистоводородной кислоты (HI) в раствор перовскита, из которого она готовится. Изучены структурные, морфологические, оптические и фотоэлектрические параметры солнечных элементов CsPbI3 при различных концентрациях (добавленном количестве) кислоты HI. Описаны важнейшие характеристики ПСЭ из CsPbI3 с максимальной эффективностью 8.85 %, полученные при концентрации HI-кислоты 66 мкл/мл.
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Методом спектроскопии отражения и пропускания света в видимой области спектра исследована монокристаллическая пластина рутила (TiO2), имплантированная ионами кобальта дозой 1.25 ∙ 1017 ион/см2 с энергией 40 кэВ при постоянной плотности тока в ионном пучке 2 мкА/см2 и температуре облучаемой подложки 620 °С. Получены спектральные зависимости оптических параметров модифицированного слоя. Рассчитана оптическая щель Тауца слоя 0.2—0.3 эВ.
АННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙ
Изучены спектроскопические свойства высокозарядных ионов гафния. Определены энергии уровней, вероятности переходов, длины волн и силы осцилляторов для электрических дипольных, электрических квадрупольных и магнитных дипольных переходов в Hf LXII (Hf61+, Z = 72) с использованием кода атомной структуры AUTOSTRUCTURE, релятивистские поправки которого вводятся в соответствии с подходом искаженных волн Брейта–Паули. Учтены эффекты корреляции электронов валентность-валентность, ядро-валентность и ядро-ядро. Полученные результаты хорошо согласуются с известными данными из базы данных Национального института стандартов и технологий.
Описаны существенные изменения свойств жидкокристаллических (ЖК) дисплеев при дисперсии наночастиц (НЧ) ZnO. ЖК-соединения на основе Шиффа — п-н-децилоксибензальдегид и соответствующие п-н-алкоксианилины (10O.Om, m = 3, 6) — получены с дисперсией НЧ ZnO (1 мас.%). Для характеристики НЧ в ЖК использованы рентгеновская дифракция, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), поляризационная оптическая микроскопия (ПОМ) и модифицированный спектрометр. На основе рентгеноструктурных исследований определен размер НЧ ZnO, с помощью СЭМ оценена однородность дисперсии, на основе ЭДС и ПОМ осуществлены элементный и текстурный анализ. Температура фазового перехода установлена методом ДСК. С помощью модифицированного спектрометра определены показатели преломления и двулучепреломления. Параметр молекулярного ориентационного порядка измерен методами экстраполяции Кучинского и Галлера. Обнаружено, что двулучепреломление и параметр порядка уменьшаются при диспергировании 1 мас.% НЧ ZnO в ЖК-соединения на основе Шиффа.
Для синтеза чистого ZnCdO и нанокомпозитов ZnCdO, легированных титаном с различными соотношениями (0.1, 0.3 и 0.5 мас.%), использован простой метод растворения. Структурный, морфологический и элементный анализ образцов проведен с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионного рентгеновского анализа и фотолюминесценции (ФЛ). Дифрактограммы образцов выявляют кубическую фазовую структуру. С помощью СЭМ обнаружено наличие сферических образований с неправильными зернами из-за агломерации. Для образца чистого ZnCdO размер частиц 62.08 нм, для Ti (0.1, 0.3 и 0.5%)-легированных нанокомпозитов ZnCdO — 55.08, 50.03 и 45.08 нм. Максимум в спектрах ФЛ при 520 нм можно отнести к излучению вблизи края полосы. Фотогенерированные электроны захватываются на уровни Ti4+ в запрещенной зоне, что усиливает излучение глубоких уровней.
Для решения проблемы многократных шумовых помех в технологии перестраиваемой диоднолазерной спектроскопии поглощения (TDLAS) при обнаружении концентрации газа использованы принципы Калмана, скользящее среднее, вейвлет-преобразование и разложение по сингулярным числам. Проанализированы четыре алгоритма фильтрации и система шумоподавления. С помощью программы MATLAB смоделированы зависимости теплового шума, дробового шума, шума относительной интенсивности лазеров и характеристического значения гармонических сигналов. Для обработки шума использованы четыре алгоритма фильтрации, среди которых выбран наилучший. Для проверки работоспособности предложенных алгоритмов шумоподавления разработана экспериментальная система TDLAS с газообразным этиленом в качестве объекта детектирования. Показано, что из четырех алгоритмов фильтрации метод сингулярного разложения дает наилучший эффект при удалении теплового, дробового и лазерного шумов. После выполнения фильтрации точность непрерывного обнаружения системы повышается, может быть достигнуто снижение или даже устранение системного шума. После обработки отношение сигнал/шум обнаруженного сигнала системы улучшается на 57 дБ, коэффициент шумоподавления системы достигает 66.7%.
Иделалисиб представляет собой дельта-ингибитор фосфатидилинозитол-3-киназы, одобренный USFDA и EMA для лечения лимфолитической лимфомы, В-клеточной неходжкинской лимфомы и лимфоцитарной лимфомы. Описаны простые, чувствительные и экономичные спектрофлуориметрические методы, основанные на нативной флуоресценции лекарственного средства в кислой среде. Обнаружено, что характеристики флуоресценции препарата значительно различаются в абсолютном этаноле (λex = 330 и λem = 595 нм) и HCl (λex = 270 и λem = 350 нм). Методы валидированы в соответствии с рекомендациями ICH, демонстрируют превосходную линейность в диапазонах концентраций 0.1–2.0 мкг/мл (абсолютный этанол) и 0.1–20 мкг/мл (HCl), LOD и LOQ составляют 0.015 и 0.045 мкг/мл (этанол) и 0.1615 и 0.4894 мкг/мл (HCl). Предложенные методы использованы для количественного определения лекарственного средства в таблетированной форме с хорошим выходом, что позволяет предположить их применимость для рутинного анализа лекарственного средства в нерасфасованном виде.
Антиоксидантная активность смесей флавоноидов использована для исследования механизма их синергетического антиоксидантного взаимодействия. Антиоксидантные свойства трех флавоноидов (кверцетина, байкалеина и даидзеина) и β-каротина в бинарных и тройных смесях с кемпферолом охарактеризованы с использованием анализа ингибирования 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH) с применением абсорбционной спектроскопии. Показано, что количество гидроксильных и огидроксильных групп оказывает значительное влияние на антиоксидантную активность флавоноидов, а смесь кемпферола, кверцетина и байкалеина демонстрирует оптимальную синергетическую антиоксидантную активность. По сравнению с кверцетином и байкалеином у кемпферола самая высокая скорость ингибирования, и в смесях кемпферола с другими флавоноидами и b-каротином происходят множественные кинетические процессы, связанные с удалением радикалов DPPH. Кемпферол обладает потенциальным синергетическим антиоксидантным свойством при смешивании с даидзеином и β-каротином, что может быть связано с регенерацией кемпферола после антиоксидантного действия. С помощью классической УФ-видимой спектроскопии можно получить детали реакции синергетического антиоксидантного процесса удаления радикалов DPPH флавоноидами.
Вилдаглиптин (VLG), препарат для лечения диабета второго типа, не флуоресцирует в водном растворе, что затрудняет его определение прямыми флуориметрическими методами. Предложен конкурентный метод флуориметрического обнаружения VLG с использованием CB[7]–BER (кукурбит[7]урил = CB[7], BER = берберин) в качестве флуоресцентного зонда. Показана хорошая корреляция метода в диапазоне концентраций 0.00213–1.820 мкг/мл с коэффициентом r2 > 0.999. Для флуоресцентного зонда CB[7]–BER предел обнаружения 0.64 нг/мл. Метод успешно применен для определения VLG в фармацевтических препаратах и синтетической урине.
Валбеназина тозилат, производное бензохинолизидина, — высокоселективный ингибитор везикулярного переноса моноаминов 2 (VMAT2), первый и единственный препарат, одобренный FDA для лечения поздней дискинезии. Для оценки валбеназина в нерасфасованном виде и фармацевтических составах разработаны чувствительные и экономически эффективные УФ-спектрофотометрические методы производной первого порядка. Предварительное спектрофотометрическое определение препарата проводили в ацетонитриле и в 0.1 N HCl с 19 вариациями параметров для двух методов. Выполненная оценка стабильности выбранных вариантов методов, в том числе “пик–ноль” (P–0) и “пик–пик” (P–P), указывает на их потенциал для растворов, подвергшихся принудительному разложению. Разработанные методы проверены на линейность, точность, прецизионность, надежность. Линейность в диапазоне концентраций 5.0–70.0 мкг/мл с коэффициентом корреляции r2 = 0.9998. Пределы обнаружения для предложенных вариантов метода 0.89—2.75 мкг/мл, пределы количественного определения 1.19—4.32 мкг/мл. Методы применены для оценки лекарственного средства в форме капсул, поступающих на рынок, процент извлечения от 94 до 95%.
Для оценки противосудорожного препарата зонисамида в присутствии продукта его окислительного разложения разработаны четыре простых и воспроизводимых спектрофотометрических метода. Проиллюстрирован путь деградации, структура продукта деградации установлена с помощью инфракрасной и масс-спектроскопии. Предложены прямой спектрофотометрический метод (D0), метод первой производной (D1), метод разности отношений (RD) и метод первой производной отношений спектров (1DD). Методы показали хорошую чувствительность и высокую воспроизводимость, диапазоны линейности 5–40 мкг/мл для первого метода и 2–40 мкг/мл для трех других методов, средние проценты восстановления: 100.12±0.590 для D0 , 99.97±0.606 для D1, 99.88±0.546 для RD и 99.94±0.619 для 1DD. Методы применены для анализа синтетических смесей с разным содержанием зонисамида и продукта его окислительного разложения. Предложенные методы проверены в соответствии с рекомендациями ICH. Статистический анализ не выявил существенных различий по сравнению с официальной методикой.
Разработан метод идентификации сортов кедровых орехов на основе гиперспектральной визуализации и сверточной нейронной сети LeNet-5 с целью избежать гибридизации разных сортов кедровых орехов, повысить эффективность идентификации и снизить ее стоимость. Изображения 128 длин волн в диапазоне 370–1042 нм получены с помощью гиперспектральной визуализации. Спектр и изображение каждого семени получены с помощью черно-белой коррекции и сегментации области исходного изображения. Двадцать характеристических длин волн получены из первых трех главных компонент при анализе методом главных компонент. Создана модель спектрального распознавания на основе машины опорных векторов для наборов всех длин волн и характеристических длин волн. Для разных видов семян сосны точность классификации в указанных наборах данных составила 97.7 и 93.1 %. Исходные изображения 20 характерных длин волн введены в LeNet-5 для улучшения структуры сети и каналов свертки. Точность улучшенного LeNet-5 <99 %.
Для исследования содержания нефти с помощью УФ-спектрофотометрии отобраны пробы сточных вод нефтепромысла и измерены их УФ-пропускание и мутность. Для количественного анализа использованы метод частичных наименьших квадратов (PLS) и сверточные нейронные сети (CNN), основанные на наборе данных спектров УФ-пропускания. Коэффициент корреляции между содержанием нефти и мутностью сточных вод нефтепромысла 0.924 свидетельствует о линейной зависимости между содержанием нефти и мутностью. Мутность добавляется в набор данных для исследования ее влияния на точность прогноза. Показано, что точность моделей, построенных по коэффициенту пропускания и мутности, выше, чем у моделей, построенных только по коэффициенту пропускания, что подтверждается как для PLS, так и для CNN. При одинаковом составе набора данных модели PLS и CNN почти точны, но в целом CNN работает немного лучше. Положено начало прогнозированию нефтесодержания в сточных водах нефтепромыслов на основе УФспектрофотометрии и дальнейшему внедрению оперативного детектирования.
Для красителей метилового оранжевого, красного конго, родамина В, метилового фиолетового и метиленового синего оценена точность спектрофотометрии при определении концентрации красителя в двух- и трехкомпонентных растворах с различными соотношениями компонентов. При небольшой интерференции между красителями погрешности измерения двух- и трехкомпонентных растворов ˂ 5 и ˂ 10 %. Многокомпонентная спектрофотометрия применена в эксперименте по разложению β-FeOOH для проверки эффективности его каталитического разложения в смешанном растворе метилового оранжевого и красного конго. В случае отдельных компонентов скорость разложения метилового оранжевого и конго красного с β-FeOOH составляет 44.64 и 71.95 % (4 ч), в то время как в смешанном растворе — 29.54 и 80.17 % (4 ч). Оценена точность многокомпонентной спектрофотометрии и предложен недорогой и быстрый метод определения многокомпонентной каталитической способности фотокатализаторов.
Данные гиперспектральной отражательной способности получены с использованием методов гиперспектральной визуализации и обработки изображений. Объект исследования — содержание жира в шести различных марках молока. Три зрелых бионических алгоритма — генетический алгоритм (GA), оптимизация муравьиной колонии и оптимизация роя частиц — объединены с моделями метода частичных наименьших квадратов (PLS) и вспомогательной векторной машинной регрессии (SVR) для фильтрации характеристических полос. Исследованы линейная и нелинейная зависимости между спектральными данными молока и содержанием жира. Метод коэффициента корреляции, алгоритм исключения неинформативности, алгоритм последовательной проекции, алгоритм конкурентной адаптивной выборки с повторным взвешиванием, четыре метода выбора зрелых полос признаков сравниваются с бионическим алгоритмом и в соответствии с характеристиками комбинируются. Наилучшая комбинация характеристических полос выбирается для создания регрессионной модели для точного определения содержания жира в молоке. Показано, что комбинация полос, проверенная с помощью GA и PLS, дает наилучшие результаты прогнозирования. Всего отобрано 72 полосы, коэффициент корреляции прогноза составил 0.9995, среднеквадратическая ошибка прогноза 0.0283. Экспериментальные результаты показывают, что более высокая точность может быть получена путем создания модели PLS с использованием характеристических полос, экранированных линейной зависимостью между спектральными данными и содержанием жира в молоке. Модель SVR построена на основе нелинейной зависимости между спектральными данными и содержанием жира в молоке. Точность модели SVR несколько ниже, чем у модели PLS. Выбор характеристических полос повышает точность модели, а использование гиперспектральной технологии обеспечивает точное определение жирности молока.
Фотоионизация нейтрального атома калия K I исследована в рамках формализма константы экранирования на единицу заряда ядра (SCUNC). Рассчитаны энергии и длины волн ридберговских переходов 4p(2P1/2)→nd 2D3/2 и 4p(2P3/2)→nd 2D3/2,5/2 для 20 ≤ n ≤ 100. Длины волн SCUNC являются первыми расчетами, которые хорошо согласуются с экспериментальными измерениями до n = 70 с использованием линейно поляризованного лазерного излучения. Максимальный сдвиг длин волн относительно экспериментальных данных составляет 0.03 нм до n = 70. Получены значения длин волн для n = 71–100 и энергий переходов для n = 20–100.