МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Изучены закономерности формирования спектров поглощения производных порфина при присоединении NО2 группы в Сm-положение тетрапиррольного макроцикла. С использованием методов квантовой химии оптимизирована молекулярная конформация замещенной молекулы порфина, определены энергии молекулярных орбиталей и рассчитаны электронные спектры поглощения. Обнаружено, что электронное взаимодействие между макроциклом и NО2 группой определяется ориентацией нитрогруппы относительно средней плоскости макроцикла. Установлено, что энергия НВМО и ВЗМО–1 орбиталей существенно зависит от величины двугранного угла θ между средней плоскостью макроцикла и плоскостью нитрогруппы, в то время как энергия НВМО+1 и ВЗМО орбиталей изменяется слабо. В результате полосы S0→S1 и S0→S2 поглощения испытывают батохромные сдвиги, величина которых различна и зависит от конфигурационного состава переходов. Сила осциллятора S0→S1 перехода оказывается наибольшей в копланарном конформере, обладающем минимальным конфигурационным взаимодействием, а сила осциллятора S0→S2 перехода резко возрастает в ортогональном конформере, у которого НВМО и НВМО+1 квазивырождены. Все спектральные характеристики могут быть представлены как функции взвешенной суммы cos2θ и cоs22θ с учетом конфигурационного состава электронных переходов.
Представлен обзор методик, разработанных в Институте физики НАН Беларуси, для повышения чувствительности методов атомного и молекулярного анализа при исследовании микропроб, отобранных с произведений живописи (более 200). Рассмотрен пример комплексного мультианалитического исследования микропробы красочного слоя с произведения “Рождение Венеры” методами лазерного эмиссионного анализа, ИК-Фурье-спектроскопии и гигантского комбинационного рассеяния. По результатам исследования сделан вывод, что произведение написано в технике клеевой темперы, среди пигментов идентифицированы оранжевый хром, литопон и железоокисные пигменты, что определяет нижнюю временную границу создания произведения не ранее последней четверти XIX века.
АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Экспериментально и теоретически исследованы магнитно-индуцированные (MI) переходы атомов 85 Rb (D2-линии) 5S1/2–5P3/2, Fg=3→Fe=1 при циркулярной поляризации σ, интенсивности которых в нулевом магнитном поле нулевые, а в магнитных полях 0.5—1 кГ существенно возрастают. Для реализации процесса электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT) в сильном магнитном поле ~1 кГс MI-переход Fg=3→Fe=1 впервые использован на частоте пробного излучения, частота связывающего излучения резонансна с частотой перехода Fg=2→Fе=1. Формируемый EIT-резонанс расположен на низкочастотном крыле спектра. Показано, что EIT-резонанс формируется только тогда, когда пробноe и связывающие излучения имеют одинаковую циркулярную поляризацию σ. Это верно для MI-переходов Fе – Fg = ΔF = –2.
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
На основе регистрации хемилюминесценции установлено, что при переходе от пленочных TiO2-фотокатализаторов к фотокатализаторам на основе композита TiO2:MoO3 наблюдается подавление процесса фотогенерации супероксид-ионов, в то время как захват фотоэлектронов в фазе MoO3 с образованием восстановленных состояний Mo(V) создает условия для долговременной генерации пероксида водорода, способного выполнять роль биоцидного агента. Показано, что аккумулирующие фотокатализаторы TiO2:MoO3 являются полностью реверсируемыми и цикл фотозаряжение-генерация пероксида водорода может быть повторен многократно.
СПЕКТРОСКОПИЯ РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД
Методом динамического светорассеяния исследованы процессы образования и диспергирования моноклинной и гексагональной фаз триоксида молибдена в ходе термоиндуцированной поликонденсации молибденовой кислоты в водном растворе при 100 °C. Показано, что за счет программируемого изменения концентрации реакционной среды в ходе сольвотермического синтеза можно эффективно управлять процессами зародышеобразования и роста оксидных частиц и получать частицы метастабильного гексагонального триоксида молибдена в виде правильных призматических кристаллов со средним размером от 200—500 нм до 10 мкм.
СПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Проведены измерения спектров оптически детектируемого магнитного резонанса для ансамблей NV-центров в CVD-алмазах с различным содержанием 13С. Полученные спектры описаны с помощью модели, основанной на спиновом гамильтониане. С использованием построенной модели и экспериментальных данных выполнена оценка величины магнитного поля, прикладываемого к образцу.
Методом высокочастотного импульсно-периодического f ~ 10—13 кГц воздействия лазерного излучения с длиной волны 1.064 мкм и плотностью мощности q = 57 МВт/см2 на керамику La0,13Bi0,87FeO3 при давлении в вакуумной камере p = 4.6 Па получены наноструктурированные тонкие пленки на кремниевой подложке. Изучена морфология тонких пленок La0.13Bi0.87FeO3 с помощью атомно-силовой микроскопии. Получены спектры пропускания пленок в видимой, ближней и средней ИК-областях. Проведен анализ электрофизических свойств структуры La0.13Bi0.87FeO3/Si.
СПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУР
Разработана оригинальная методика формирования бислойных сандвич-структур на основе монослоев латерально ориентированных плазмонных нанопластин серебра, электростатически осажденных на поверхность тонких полимерных пленок. Установлена линейная зависимость сигнала гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) света аналита (4-меркаптобензойной кислоты) в лигандном слое нанопластин серебра от поверхностной концентрации нанопластин в монослое. Показано двукратное усиление ГКР-сигнала от аналита, находящегося в зазоре между монослоями нанопластин серебра в бислойных сандвич-структурах, относительно сигнала с одного монослоя нанопластин серебра при идентичной поверхностной концентрации молекул аналита.
Выполнена функционализация поверхности частиц гидроксиапатита (ГА) наночастицами серебра путем восстановления нитрата серебра в присутствии глюкозы или гидразина гидрохлорида. Получены нанокомпозиты (ГА)Ag двух типов, обладающие предположительно избыточным отрицательным и положительным зарядом: (ГА)Ag-I и (ГA)Ag-II. Методом капельного осаждения на поверхности стеклянных подложек сформированы плазмонные покрытия из частиц (ГА)Ag-I и (ГA)Ag-II, изучены их структурные и спектральные свойства. Проведено сравнительное исследование интенсивности спектров гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) катионного и анионного порфиринов CuTMpyP4 и CuTPPS4, а также родамина 6G, адсорбированных на поверхности нанокомпозитов обоих типов. Установлено, что плазмонные структуры (ГА)Ag-I обеспечивают наибольшее усиление сигнала ГКР для катионного порфирина CuTMpyP4, в то время как для анионного порфирина CuTPPS4, адсорбированного на пленках из композита (ГA)Ag-II, наблюдается 40-кратный рост сигнала по сравнению с композитом (ГА)Ag-I. Для катионного красителя родамина 6G с зарядом +1 эффективность усиления сигнала ГКР наноструктурами (ГA)Ag-II в несколько раз выше, чем плазмонными пленками из (ГA)Ag-I. Продемонстрирована возможность путем изменения условий синтеза получать ГКР-активные субстраты с высокой эффективностью усиления сигнала ГКР как для анионных, так и для катионных молекул аналитов.
Исследовано влияние модификации поверхности полистирольных планшетов для иммунохимического анализа наночастицами серебра и полиэлектролитами на рост флуоресцентного сигнала меченных флуоресцентными метками адсорбированных антител IgG-ФИТЦ, IgG-AF488 и IgG-AF647. Полученная твердая фаза характеризуется повышенной на 30—50 % сорбционной емкостью по сравнению с полистиролом класса high-binding (Greiner, Австрия) и способностью усиливать флуоресцентный сигнал меток за счет плазмонного эффекта, что в совокупности обеспечивает рост интенсивности флуоресценции в 3—15 раз в зависимости от состояния поверхности планшета, природы полиэлектролита, оптических и физико-химических свойств меченых антител.
В рамках метода функционала плотности с использованием гибридного функционала B3LYP в базисе 6-31G рассчитано электронное строение цилиндрических сопряженных макромолекул из атомов бора и азота, моделирующих короткие открытые нанотрубки zigzag (n,0) и armchair (n,n) типов. Изучена их стабильность в зависимости от диаметра и длины. Показано, что приложенное вдоль трубок постоянное электрическое поле приводит к “сжатию” энергетической щели в спектре энергий электронов нанотрубок до ≈ 0.2 эВ. В рамках теории эмиссионных молекулярных орбиталей рассчитан порог автоэлектронной (полевой) эмиссии из бор-нитридных нанотрубок. Показано, что, несмотря на изоэлектронность сопряженных систем бор-нитридных и углеродных нанотрубок, замещение в каркасе нанотрубок атомов углерода на атомы азота и бора приводит к уменьшению пороговой напряженности поля автоэлектронной эмиссии. Выявлено, что диаметр бор-нитридных нанотрубок практически не влияет на эмиссионную молекулярную орбиталь.
Изготовлены нанокомпозитные пленки поливиниловый спирт (ПВС)–фосфорно-вольфрамовая кислота (ФВК) из водных растворов с добавкой этиленгликоля (ЭГ), который является пластификатором ПВС и содержит ОН-группы, способные быть донорами электронов при фотовосстановлении ФВК. Спектроскопические исследования показывают, что добавление ЭГ существенно усиливает фотохромные свойства нанокомпозитов, обусловленные фотоиндуцированным переносом электронов от органической матрицы нанокомпозита на молекулы ФВК.
СПЕКТРОСКОПИЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
По ИК-спектрам поглощения осуществлена классификация пяти типов пластмасс с точностью > 0.96 с помощью методов многопараметрического кластерного анализа в пространстве главных компонент спектральных переменных, ранжированных по среднему отклонению оптической плотности от центрированной величины. Изменения спектров образцов поликарбоната в видимом и ИК-диапазонах, вызванные термически ускоренной деградацией, исследованы с помощью метода частичных наименьших квадратов с выбором спектральных переменных методом поиска комбинации движущихся окон оптимальной ширины. Получена количественная калибровка срока старения до 11.5 лет со среднеквадратичным отклонением оценки около 19 дней и остаточным отклонением > 45.
СПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
Исследовано влияние pH и состава раствора на фотофизические свойства карбоксифлуоресцеиновых бифлуорофоров, а также проведено сравнение флуоресцентного эффекта бифлуорофоров с мономерными карбоксифлуоресцеинами (5-FAM и 6-FAM) в конъюгатах с белковыми молекулами. Показано, что оба бифлуорофора хорошо флуоресцируют в щелочной среде, однако интенсивность флуоресценции снижается при pH 6 и 7 и практически исчезает в кислой среде. Флуоресценция мета-(6-FAM)2 чувствительна к составу раствора, в то время как для мета-(5-FAM)2 она более стабильна и практически не зависит от свойств раствора. При образовании конъюгата бифлуорофора с белком квантовый выход флуоресценции бифлуорофора снижается больше в сравнении с мономерами FAM, однако общая интенсивность флуоресценции не уступает интенсивности двух мономерных модификаций благодаря более высокому коэффициенту экстинкции бифлуорофора (~140000 М–1 . см–1).
ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ СПЕКТРОСКОПИИ
Параллельный факторный анализ PARAFAC широко используется применительно к спектрам флуоресценции возбуждение/испускание для отслеживания движения водных масс, а также изучения сезонного изменения состава и содержания растворенного органического вещества. Стадия выбора числа компонент — одна из наиболее сложных при использовании факторного анализа. Широко используемый метод анализа нагрузок при разбиении исходного набора на половины во многих случаях не позволяет определить наилучшую модель из-за близости их статистических оценок. Поскольку применение регуляризации со штрафом за сумму модулей параметров имеет свойство приводить к разреженным решениям, в которых часть коэффициентов равна нулю, применение этого подхода позволяет выбирать те переменные, которые несут полезную информацию. Предложена процедура выбора числа компонент при выполнении параллельного факторного анализа спектров флуоресценции с использованием штрафа за 1- и 2-нормы решения.
На основе метода фотоориентации азокрасителя AtA-2 разработана электрически управляемая линза Френеля, представляющая собой микроструктурированный жидкокристаллический элемент с чередующимися кольцами с твист- и планарной ориентациями директора жидкого кристалла. Показано, что использование управляющего напряжения позволяет контролировать эффективность фокусировки лазерного излучения, а также выключать линзу. Определено оптимальное управляющее напряжение (~3 В), при котором достигается максимальная эффективность фокусировки и удовлетворительное качество построения изображений в широком спектральном диапазоне от 530 нм до 1.1 мкм.
Численно исследованы закономерности формирования пространственно-энергетического профиля (ПЭП) зоны видимости (ЗВ) активно-импульсных систем видения (АИСВ) при учете соотношения поперечных сечений объекта наблюдения Аоб и лазерного пучка подсветки Алаз в плоскости расположения объекта. Для этого введены понятие граничного расстояния Sгр, при котором Аоб = Алаз, и множитель w = Аоб/Алаз, который добавляется в известное уравнение для регистрируемого АИСВ-сигнала. С учетом конечной длины ЗВ можно выделить следующие случаи. Если Sгр ≥ Sкон (конечная точка ЗВ) в пределах ЗВ w =1. Известные ранее исследования выполнены для данного случая. При Sнач (начальная точка ЗВ) ≤ Sгр < Sкон в пределах ЗВ может присутствовать сначала диапазон расстояний с максимальным значением w1 = 1, после которого располагается диапазон с уменьшающимся множителем до некоторого минимального значения w2 < 1. Наконец, при Sгр < Sнач в пределах ЗВ w1(Sзад1) < 1 и w2(Sзад2) < 1 (при этом всегда w2 < w1, а расстояние задержки Sзад1 < Sзад2). Учет множителя w < 1 приводит в соответствующем ему диапазоне к изменению формы ПЭП, максимальных значений сигнала и других характеристик, реализуемых в пределах ЗВ. Обобщающим параметром, на практике характеризующим влияние диапазона расстояний, где w < 1, является предельная дальность действия системы SПДД. Для используемых при расчетах параметров учет указанного влияния приводит к уменьшению SПДД в 2.9—5.0 раз. Приведены основные механизмы влияния взаимного расположения Sгр и ЗВ на характеристики ПЭП. Основные результаты численного моделирования подтверждены экспериментально.
АННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙ
Исследовано влияние растворителя на изменение положения УФ-видимой полосы поглощения, связанное с изменением полярности среды. Соединение мурексид имеет различные положения УФ-видимых полос поглощения в протонных и непротонных растворителях. Параметры растворителя – диэлектрическая проницаемость, показатель преломления, параметры Камлета-Тафта и Каталана – использованы для оценки взаимодействий растворенного вещества с растворителем и сольватохромных сдвигов максимума поглощения в УФ-видимом диапазоне исследуемого соединения. Объяснено явление таутомерии. Шкала растворителей Камлета-Тафта оказалась наиболее подходящей для описания сольватохромного поведения мурексида. Константа диссоциации pKa и изобестическая точка исследуемого соединения показали наличие индивидуальных ионных форм в различных диапазонах pH.
Описан синтез и люминесцентные свойства бората Sr3Y(BO3)3 семейства STACK. Трехвалентные активаторы Tb3+ и Gd3+ занимают сайты иттрия (Y). Благодаря фиксированным, хорошо разделенным позициям (расстояние Y-Y 7.396 Å) можно разместить большую концентрацию Gd3+, до 50 % по отношению к иттрию, не вызывая концентрационного тушения. В случае Gd3+ при f–f-переходах возникают как линии возбуждения, так и эмиссионные линии. Фотолюминесценция наблюдалась в УФ-области. В случае Tb3+ наблюдалось концентрационное тушение > 2 %. Выраженное возбуждение Tb3+ имеет форму полосы, возникающей при переходе типа f–d, тогда как излучение происходит при переходах f–f. Время жизни излучения составляет порядка миллисекунд, обычно это запрещенные f–f-переходы.
Люминофоры Na2Al2B2O7, легированные Dy3+ и Sm3+, синтезированы при 850 °C в течение 6 ч на воздухе. Фазовый анализ всех полученных боратов проводился методом порошковой рентгеновской дифракции (РФА). С помощью спектрофлуориметра при комнатной температуре исследованы фотолюминесцентные свойства полученных люминофоров. При λвозб = 350 нм Na2Al2B2O7:Dy3+ излучает при длинах волн 481–491, 575–583 и 673 нм, при λвозб = 402 нм Na2Al2B2O7:Sm3+ излучает на длинах волн 561, 603, 650 и 709 нм.
Разработана методика с использованием УФ-видимой спектрофотометрии для количественного определения мирабегрона в нерасфасованном виде и в фармацевтических таблетках. Анализ растворимости, стабильности, токсичности и канцерогенности показал, что петролейный эфир является предпочтительным растворителем, что соответствует принципам экологически сознательной методологии. Максимумы поглощения обнаружены на длине волны 250 нм, что делает петролейный эфир предпочтительным растворителем. Методика точно соответствует закону Бера в диапазоне концентраций 0.004–0.016 мг/мл, обеспечивая коэффициент корреляции 0.9945. На основе набора данных рассчитаны LOD = 0.0001663 и LOQ = 0.0005039. Относительное стандартное отклонение < 2 %. При строгой оценке точности процент восстановления падает в диапазоне 98.62–101.46 %, прецизионность анализа остается постоянной (от 99.63 до 101.12 %), что подтверждает точность метода. Соблюдение строгих рекомендаций ICH Q2 (R1) обеспечивалось на протяжении всего процесса всесторонней валидации, что укрепляло надежность метода и его пригодность для аналитических приложений.
Ивакафтор — селективный низкомолекулярный белок-регулятор трансмембранной проводимости, используемый для лечения муковисцидоза. Описаны простые, чувствительные и экономически эффективные спектрофотометрические методы производных нулевого и первого порядка для оценки ивакафтора в нерасфасованном виде и в фармацевтическом составе. Предварительный спектрофотометрический анализ препарата проведен в метаноле и всего рассмотрен 21 параметрический вариант. Три выбранных варианта, использующие методы поглощения (нулевой порядок), пик-пик (первый порядок) и пик-ноль (второй порядок), оценены на предмет их стабильности, указывающей на потенциал в растворах лекарственного препарата, подвергшихся стрессовой деградации. Разработанный метод проверен на линейность, точность, прецизионность, надежность и стабильность решения. В диапазоне концентраций 5.0–30.0 мкг/мл наблюдается линейность с коэффициентом корреляции 0.99 и выше для выбранных вариантов метода. Пределы обнаружения 0.90–1.06 мкг/мл, пределы количественного определения 2.72–3.22 мкг/мл для предложенных вариантов метода. Методы использованы для количественного определения препарата в его таблетированной форме, получены хорошие показатели извлечения в диапазоне 95.98–98.81 %.
Ультрафиолетовая (УФ) спектроскопия в сочетании с методами регрессии опорных векторов и отбора переменных использована для количественного определения содержания имидаклоприда в яблочном соке. Экспериментальные УФ-спектры имидаклоприда различных концентраций в яблочном соке предварительно обработаны сглаживанием Савицкого-Голея. Затем переменные признаков выбраны с помощью алгоритмов итеративного сжатия пространства переменных (VISSA), алгоритмов итеративного сохранения информативных переменных (IRIV) и алгоритмов случайной лягушки (RF). Для обнаружения имидаклоприда в яблочном соке созданы модели прогнозирования опорной векторной регрессии с поддержкой роя частиц (PSO-SVR), основанные на переменных признаков и переменных полного спектра. Получено, что модель VISSA-PSO-SVR имеет оптимальную прогностическую эффективность, коэффициент детерминации набора прогнозов Rp2 = 0.99933, среднеквадратическая ошибка набора прогнозов RMSEP = 0.0894 мг/л.
Для количественного определения вилоксазина гидрохлорида разработаны спектрофотометрические (УФ-видимый диапазон) методы производных нулевого и первого порядка. Спектрофотометрическое определение проводили в диапазоне 200–400 нм, спектр производной первого порядка получен путем соотнесения оптической плотности с длиной волны. Разработанные методы проверены в соответствии с рекомендациями ICH на линейность, точность, пределу обнаружения и количественной оценки. Коэффициенты корреляции составили 0.9989 (метод А) и 0.9979 (метод Б) при пределе обнаружения 3 мкг/мл и пределе количественного определения 9 мкг/мл. Точность методов подтверждена расчетом относительного стандартного отклонения (%), что приемлемо согласно рекомендациям. Точность методов рассчитывали и выражали в процентах среднего извлечения. Профили экологичности разработанного УФ-метода оценены с использованием индекса “зеленой” аналитической процедуры GAPI и метода оценки AGREE. Результаты показывают соответствие описанного метода принципам зеленой аналитической химии.
Разработаны спектрофотометрические методы количественного определения фолиевой кислоты (ФК) в таблетированной лекарственной форме. Методы применены к таблеткам и порошкообразной ФК, растворенной в щелочной среде с использованием 0.1 н. раствора NaHCO3 (метод 1) и 0.1 н. раствора NaHCO3/0.1 н. HCl (метод 2). Установлены длины волн λmax = 256, 283 и 366 нм (метод 1) и 295 нм (метод 2). Метод проверен на линейность, точность, прецизионность, определены LOD и LOQ. Точность и прецизионность (RSD %) методов проверены путем прямого сравнения образца/стандарта (n = 5). Достигнута хорошая линейность: коэффициенты корреляции ≥ 0.9923, LOD и LOQ от 1.46 до 2.44 мкг/мл и от 4.45 до 7.38 мкг/мл при 256, 283 и 366 нм для метода 1. Аналогично, для метода 2 LOD = 1.53 мкг/мл и LOQ = 4.66 мкг/мл. Результаты анализа таблеток ФК методом 1: 102–107 %, RSD % = 3.73–7.75 %; методом 2: 106.54 ± 2.34 % при линейности 0.9998. Разработанные методы представляют собой простую альтернативу известным методам анализа ФК в составах таблеток.
Уровень углерода в образцах низколегированной стали измерен с помощью лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS) и алгоритма случайного леса (RF). При использовании алгоритма RF критерий среднеквадратической ошибки перекрестной проверки (RMSECV) сначала использован для выбора спектрального диапазона спектральных переменных для входных данных модели RF, чтобы предотвратить переобучение модели RF, когда только несколько релевантных переменных сопровождаются множеством других переменных. Затем критерий ошибки “ out-of-bag” (OOB) использован для оптимизации количества деревьев решений (ntree) и характеристических переменных (mtry) в RF-модели, которая оптимизирует структуру RF. Наличие большого количества релевантной спектральной информации в сочетании с хорошей регрессионной способностью RF значительно улучшает аналитическую точность измерений углерода. Среднеквадратическая ошибка прогнозирования RMSEP — 0.034 мас. % для метода калибровочной кривой и 0.023 мас. % для метода RF; снижение, обеспечиваемое последним методом, составило 32.4 %. RF-метод позволил повысить аналитическую точность определения углерода для низколегированных сталей.
Представлен инновационный метод выбора гибридных признаков (FS), который сочетает характеристики фильтрации алгоритма выбора процентиля (SP) со встроенными преимуществами алгоритмa эластичной сети (EN). В рамках этой структуры для классификации применен алгоритм машины опорных векторов (SVM), продемонстрировавший высокую производительность с точностью и оценкой F1 0.9888, 0.9895 и 0.9889 на тестовом наборе. Для решения проблемы “черного ящика” алгоритма SVM представлен метод локальных интерпретируемых модельно-независимых объяснений (LIME). LIME позволяет визуализировать важность каждой переменной, повышая интерпретируемость и надежность модели. Предложенные модель и методы демонстрируют эффективность в устранении избыточных или нерелевантных функций и точной классификации, решая большинство проблем, с которыми сталкивается лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия в вопросах классификации стали.
Сигналы аэрозольного и молекулярного обратного рассеяния на различных длинах волн проанализированы с помощью лидарной технологии. Показано, что лазер с длиной волны λ = 355 нм обеспечивает преимущество при обнаружении полей атмосферного ветра в ясных погодных условиях, а лазер с λ = 1064 нм — в условиях сильной дымки, в то время как эффективность лазера с λ = 532 нм варьируется в зависимости от характеристик других лазеров. Характеристики обнаружения системы смоделированы с использованием лазера с λ = 532 нм, максимальная высота обнаружения достигала 43 км в ясных погодных условиях и 28 км в неблагприятных погодных условиях. Данный анализ подтверждает возможность получения полей атмосферного ветра в тропосфере и стратосфере при любых погодных условиях.
Система однопиксельной визуализации в терагерцовом (ТГц) диапазоне с пространственным кодированием Адамара построена с использованием оптически индуцированных полупроводниковых материалов для выполнения модуляции ТГц-волн. Для повышения качества изображений в алгоритм реконструкции системы добавлено разреженное кодирование. Из набора естественных изображений собраны многочисленные фрагменты изображений для обучения неполного словаря, каждый фрагмент измеренного изображения реконструирован посредством разреженного представления. Для проверки эффективности предложенного алгоритма сравнивались характеристики реконструкции разных алгоритмов в различных условиях (с частотой дискретизации от 5 до 100 % и уровнями шума в диапазоне отношения сигнал/шум 10–50 дБ). Предложенный алгоритм в сочетании с разреженным представлением переполненного словаря показал более высокое пиковое отношение сигнал/шум и меньшую среднеквадратическую ошибку по сравнению с алгоритмами обратного преобразования Адамара (IHT) и TVAL3. Для проверки эффективности реконструкции алгоритма при частотах дискретизации ниже Найквиста построены изображения в ТГц-диапазоне. Результаты эксперимента и моделирования близки. Это свидетельствует о том, что использование предложенного алгоритма повышает соотношение сигнал/шум восстановленного изображения, уменьшает его среднеквадратическую ошибку и сохраняет большую детализацию изображения. Предложенный алгоритм предпочтителен для приложений однопиксельной ТГц-визуализации.
Описана методика, основанная на дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции (DLLME), для количественного определения кадмия (Cd) в матрице окружающей среды Ирака с помощью пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии (FAAS). Подход к тематическому исследованию выбран для получения дополнительной углубленной информации об уровнях Cd и для оценки эффективности N-салицилиденанилина (САН) в качестве комплексообразователя для предварительного концентрирования и экстракции Cd. Для достижения оптимальных условий экстракции использована одномерная стратегия: 75.0 мкл тетрахлорметана в качестве растворителя для экстракции, 10 мл раствора образца (pH 8.50), содержащего 0.8 % (мас./об.) САН, и 1400 мкл метанола в качестве дисперсионного растворителя за время комплексообразования 30 с. Пределы обнаружения (LOD) и количественного определения (LOQ) в оптимальных условиях составили 0.26 и 0.87 мкг/л. Коэффициенты обогащения 24.4 и 44.3 получены двумя способами. Для оценки точности метода известные количества аналитов добавляли и сравнивали с результатами, полученными с использованием MWD/GF-AAS для твердых образцов и прямого GF-AAS для образцов воды. Методика применена для анализа восьми проб окружающей среды, уровни Cd в пробах воды находились в диапазоне 3.01–7.33 мкг/л с относительным стандартным отклонением (4.1–10.4 RSD %), концентрация в твердом образце (Mentha piperita) составила 2.71 мкг/г (RSD % = 7.4). Предлагаемая процедура DLLME/FAAS эффективна, проста и позволяет свести к минимуму расход органических растворителей, что приводит к небольшому количеству отходов.