АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Исследован резонанс электромагнитно-индуцированной прозрачности (EIT) в калиевой микроячейке с толщиной столба паров атомов L = 30 мкм на D1-линии изотопа 39K. Экспериментально полученная ширина EIT-резонанса в 60 раз ýже доплеровской ширины линии атома калия. Во внешнем продольном магнитном поле происходит расщепление EIT-резонанса на три спектрально узкие компоненты. Теоретические кривые, рассчитанные по формуле Раби—Брейта, хорошо согласуются с экспериментальными результатами.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Метод спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) использован для изучения электродных процессов на границе Al с ионной жидкостью. Данный метод имеет большие перспективы в области изучения электрохимических процессов, поскольку позволяет проводить исследования состава электролита в тонком приэлектродном слое при поляризации электрода. Продемонстрировано, что алюминий обладает ГКР-активностью в хлоралюминатной ионной жидкости на основе Et3NHCl. Методом ГКР in situ показано, что при увеличении катодной поляризации алюминиевого электрода возрастает интенсивность пиков, связанных с ионом AlCl4–, и уменьшается интенсивность пиков, связанных с ионом Al2Cl7–. При анодной поляризации электрода наблюдается обратный процесс — уменьшение содержания ионов AlCl4- и увеличение концентрации Al2Cl7–. При катодных перенапряжениях выше перенапряжения достижения предельного тока и при анодных перенапряжениях выше перенапряжения пассивации концентрации хлоралюминатных анионов в приэлектродном слое не изменяются. Полученные зависимости относительной интенсивности пиков AlCl4– и Al2Cl7– от электродного перенапряжения коррелируют со стационарными поляризационными кривыми. Экспериментально доказано, что пассивация алюминиевого электрода при анодном растворении вызвана образованием хлорида алюминия на поверхности электрода.
НЕЛИНЕЙНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
Исследованы спектры ап-конверсионной люминесценции (АКЛ) фторфосфатных стекол, допированных парой редкоземельных ионов (РЗИ) иттербия (4 %) и тулия (0.1 %), возбуждаемой излучением диодного лазера, работающего в стационарном режиме на длине волны 975 нм. Каждая из наблюдаемых полос АКЛ является результатом проявления нескольких ап-конверсионных процессов (АКП), соответствующих люминесценции ионов тулия из различных возбужденных состояний. Эти АКП характеризуются различной степенью эффективной нелинейности (ЭН). Исследовано влияние мощности накачки на спектры АКЛ, сформированные АКП с различной ЭН. Продемонстрирована возможность выделения спектров, соответствующих отдельным АКП, из общего экспериментально измеренного спектра АКЛ фторфосфатного стекла, допированного парой РЗИ иттербия (4 %) и тулия (0.1 %). Разделение основано на вычислении ЭН по зависимостям АКЛ от мощности возбуждения.
Обнаружена немонотонная зависимость порога вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) 240-фс импульсов второй гармоники волоконного иттербиевого лазера (515 нм, 3 Гц, до 11 мкДж/импульс) в органическом стекле (полиметилметакрилат, ПММА) на валентных колебаниях С-Н при перемещении перетяжки фокусированного пучка (линза F = 16 мм) из воздуха в объем образца. Первый минимум порога (~2 мкДж) выявлен при совмещении перетяжки с поверхностью. При этом максимальная интенсивность и максимальный нелинейный показатель преломления (нелинейной линзы) поддерживают каналирование накачки в среде на максимальной длине экспоненциального усиления ВКР с учетом того, что половина каустики пучка в воздухе. Второй минимум достигается при перемещении всей каустики пучка, растянутой по оси пучка из-за сферической аберрации в слое ~1.8 мм у поверхности образца. Последующее перемещение перетяжки сопровождалось пятикратным ростом порога ВКР из-за преобразования части энергии импульса накачки (515 нм) в стоксову компоненту (605 нм), импульс которой смещается вперед из-за дисперсии показателя преломления и групповых скоростей. Запаздывание импульса накачки разрушает синергетический фактор воздействия, что снижает вероятность пробоя при пятикратном росте энергии накачки. На толщине образца ПММА 10 мм запаздывание достигает ~480 фс. Пробой наблюдался при флуктуации накачки в окрестности минимального порога (2 мкДж) у входной поверхности образца ПММА.
СПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
Для синтеза в приповерхностной области монокристалла кремния слоя узкозонного антимонида индия (InSb) проведена последовательная высокодозная имплантация кремния ионами In+ и Sb+ с энергией 30 кэВ и дозой 2 ∙ 1016 см–2. Отжиг имплантированных слоев Si:(In+Sb) в жидкофазном режиме проведен мощным импульсным (~100 нс) ионным пучком (C+/H+) с энергией 300 кэВ и плотностью энергии импульса 1.0 Дж/см2. Расчет суммарного глубинного профиля концентрации имплантированных атомов In и Sb с учетом распыления показал их максимальную концентрацию 40 ат.% на глубине ~20 нм. Методом резерфордовского обратного рассеяния ионов He+ обнаружена сегрегация примесных атомов к поверхности Si в результате импульсного отжига. Спектры рентгеновской дифракции в скользящих лучах и комбинационного рассеяния света указывают на формирование фазы InSb с уровнем деформации растяжения 0.6—0.7 %. С помощью оптических ИК-спектров оценена концентрация электронов в слое 2 ∙ 1020 см–3 за счет донорной примеси Sb и показано образование интенсивной полосы поглощения при 3.85 мкм. Измерения фотоотклика на диодной меза-структуре при 300 К показали сдвиг края фоточувствительности до 1240 нм по сравнению с типовым Si-фотодиодом ФД-24.
Исследованы кристаллическая структура и оптические характеристики неупорядоченных пленок оксидов олова, синтезированных методом магнетронного распыления мишени олова на стеклянные подложки с последующим двухстадийным отжигом на воздухе. Анализ микроструктуры пленок оксидов олова проведен методом рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рас сеяния света. Измерены спектры пропускания образцов в диапазоне длин волн λ = 200—3000 нм. С помощью конвертного метода определены оптические константы (показатель преломления n(λ), коэффициент поглощения α(λ)) тонких пленок оксидов олова в зависимости от длины волны. Показана возможность получения пленок оксидов олова с управляемо варьируемыми оптическими пара метрами (коэффициент поглощения α до 82 % в видимом диапазоне электромагнитного спектра, показатель преломления n = 2—2.6, оптическая щель Тауца в диапазоне 2.62—3.46 эВ) посредством изменения температуры на второй стадии окислительного отжига в диапазоне 325—475 °С.
С помощью ИК-спектроскопии многократно нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) исследованы минеральные агрегаты кремнезема, содержащие различные количества опала, халцедона и кварца безрудных вулканитов и месторождений малоглубинной золотосеребряной и среднеглубинной золотокварцевой и золотосульфидно-кварцевой формаций. Выявлены четкие различия ИК-спектров МНПВО опал-халцедон-кварцевых агрегатов из безрудных вулканитов и надрудной зоны месторождения малоглубинной золотосеребряной формации, заключающиеся в расщеплении полосы поглощения K3 475—490 см–1 на два максимума (при 470—484 и 492—500 см–1), обусловленном соотношением содержаний опала, халцедона и кварца. Установлена связь соотношений интенсивностей полос поглощения в спектрах со степенью совершенства кристаллического строения, индексом кристалличности минералов кремнезема и глубиной их образования. Особенности минеральных агрегатов кремнезема могут быть использованы как типоморфные признаки для определения их принадлежности к рудным месторождениям малоглубинной золотосеребряной формации и оценки эрозионного среза подобных рудных месторождений.
Изучены особенности спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) монокристаллов MnIn2S4 при различных температурах. Установлено, что линии ЭПР имеют лоренцеву форму. Обнаружено, что в парамагнитной фазе с понижением температуры в области 6.8—60 К ширина резонансной линии ∆H сильно увеличивается и наблюдается сдвиг g-фактора, величина которого пропорциональна ширине линии ∆g(T) ∼ ∆H(T). Время релаксации ~10–10 с возрастает с повышением температуры.
Методом вакуумного термического испарения получены пленки Sb2(SxSe1–x)3 из порошков бинарных соединений Sb2S3 и Sb2Se3 при температуре подложки 300 °C. Исследовано влияние соотношения элементного состава S/(S+Se) на оптические и электрические свойства пленок Sb2(SxSe1–x)3. Показано, что ширина запрещенной зоны полученных пленок Sb2(SxSe1–x)3 увеличивается с ростом концентрации серы. Синтезируемые пленки обладают малой энергией Урбаха, что свидетельствует об их низкой дефектности. Из температурных зависимостей электрического сопротивления установлено наличие глубоких уровней в запрещенной зоне, энергия активации которых изменяется в диапазоне 0.5—0.8 эВ в зависимости от соотношения атомарной концентрации S/(S+Se). Подтверждена возможность получения эффективных солнечных элементов на основе Sb2(Sx,Se1-x)3 с использованием метода вакуумного осаждения из порошков бинарных соединений Sb2S3 и Sb2Se3.
Предложен способ регистрации усиления сигналов комбинационного рассеяния света (КР), основанный на использовании фотонных ловушек и световодов. Исследованы КР-спектры микропорошков диоксида титана, помещенных в фотонную ловушку, при импульсно-периодическом возбуждении излучением лазера на парах меди. Установлено, что при использовании разработанных фотонных ловушек и волоконно-оптической техники в микроструктурах диоксида титана при комнатной температуре может быть реализован режим комбинационной опалесценции, состоящий в аномальном возрастании интенсивности КР в спектры вторичного излучения.
СПЕКТРОСКОПИЯ НАНОСТРУКТУР
Показана возможность управления положением максимума люминесценции в области 440—510 нм галогенидных перовскитных нанокристаллов смешанного состава CsPbClxBr3–x с помощью изменения мольного соотношения исходных реагентов PbBr2:PbCl2 при синтезе, а также с помощью выбора растворителя для постсинтетической обработки нанокристаллов. Методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии обнаружено, что соотношение ионов Br-:Cl– в синтезированных нанокристаллах ниже, чем в исходных реагентах. С помощью метода ИК-Фурье-спектроскопии показано, что постсинтетическая обработка в ацетоне в отличие от обработки в ацетонитриле способствует удалению олеиламина преимущественно вместе с бромид-ионом с поверхности нанокристаллов, что приводит к смещению максимума фотолюминесценции в коротковолновую область и уменьшению квантового выхода фотолюминесценции. Результаты важны для разработки новых комбинированных люминофоров на основе перовскитных нанокристаллов при необходимости точного подбора их цветовых характеристик.
Наноразмерный кристаллический кремниевый материал с размером частиц в диапазоне 2—5 нм синтезирован путем плазменной обработки промышленного микропорошка кремния, состоящего из субмикронных аморфных сферических частиц со средним размером 250 нм, под действием электрического разряда в этаноле. Свойства полученных наноматериалов изучены с помощью оптической абсорбционной и КР-спектроскопии, а также электронно-микроскопическими методами. Рассмотрена возможность дополнительной лазерно-индуцированной модификации полученных наноструктур. Синтезированный кремнийсодержащий наноматериал прошел тестирование электрохимических характеристик в качестве анодного материала для литий-ионной батареи и показал удельную емкость ~800 мАч/г со стабильной кулоновской эффективностью ~100 % в течение 55 циклов.
РЕНТГЕНОВСКАЯ И ЯДЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ВЕЩЕСТВА
Исследованы процессы перемагничивания образца с кобальтовыми нанопроволоками, ориентированными во внешнем магнитном поле в эпоксидной матрице. Для этой цели использованы два комплиментарных метода: микроскопический метод ЯМР спинового эха с использованием дополнительного магнитного видеоимпульса и макроскопический метод радиочастотной резонансной магнитометрии. Эти методы позволяют получить информацию о коэрцитивной силе нанопроволок кобальта и силе пиннинга доменных границ в них по резко выраженным минимумам резонансной частоты магнитометра и порогам для спада сигнала двухимпульсного эха под действием магнитного видеоимпульса. Получена гистерезисная зависимость изменения резонансной частоты ЯМР при циклическом изменении продольного внешнего магнитного поля. Оценки коэрцитивных сил и сил пиннинга доменных границ в кобальтовых нанопроволоках в эпоксидной матрице удовлетворительно согласуются с аналогичными результатами, полученными другими авторами методами измерения магнитосопротивления.
СПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ
Методом флуоресцентной спектроскопии исследовано взаимодействие соединения Hoechst 33258 (H33258) с одноцепочечными (оц-) полирибонуклеотидами poly(rA), poly(rU) и двухцепочечным (дц-) poly(rA)-poly(rU). Выявлено, что желобковое соединение H33258, специфичное к дц-структуре нуклеиновых кислот, может связываться и с оц-РНК. Обнаружено, что H33258 лучше взаимодействует с образовавшимся в результате гибридизации полирибонуклеотидом poly(rA)-poly(rU) по сравнению с оц-poly(rA) и оц-poly(rU). На основании спектров флуоресценции построены кривые связывания H33258 с оц- и дц-полирибонуклеотидами и определены константы связывания K и число оснований n, приходящихся на одно место связывания. Получено, что константа связывания H33258 с оц-poly(rA) в 4—5 раз больше, чем с оц-poly(rU). Выявлено, что сродство H33258 к poly(rA)poly(rU) и оц-poly(rA) зависит от ионной силы раствора, в то время как в случае оц-poly(rU) такая зависимость не обнаружена.
Проведен анализ спектральной кривой отражения (СКО) этанольных вытяжек листовых пигментов, концентрированных на фильтровальной бумаге. Выявлены области спектра, которые в наибольшей степени подвергаются изменению в процессе патогенеза. Отмечено изменение наклона СКО на участке, соединяющем точку максимального поглощения исследуемого пигмента и ближайшую точку, не связанную с его содержанием. Для анализа каротиноидов у подвойных форм яблони информативным оказался диапазон 510—590 нм, для хлорофилла 640—670 и 670—700 нм. У разных генотипов угловой коэффициент в уравнении линии тренда в рассматриваемых диапазонах СКО (k510-590, k640-670 и k670-700) изменялся в зависимости от устойчивости пигментного аппарата растения-хозяина к паразиту. Выявлены формы, проявившие наибольшую устойчивость к комплексу патогенных микромицетов и к бактерии P. syringae.
С использованием метода дифференциальной абсорбционной спектроскопии и технологии регистрации электрохромного сдвига поглощения пигментов оценен электрохимический потенциал на тилакоидной мембране и его составляющие в первых листьях 4-, 7- и 11-дневных проростков Hordeum vulgare L. Установлено, что в ходе онтогенеза первого листа протон-движущая сила снижается и повышается доля ее электрической составляющей. Воздействие повышенной температуры (40 °С, 3 ч) уменьшает электрохимический потенциал, протонный градиент и проводимость тилакоидной мембраны для протонов, а также повышает электрический потенциал на тилакоидной мембране в молодых 4-дневных проростках. В 7-дневных листьях, обладающих полностью сформированным фотосинтетическим аппаратом, существенных изменений в формировании электрохимического потенциала на тилакоидной мембране в результате тепловой обработки в течение 3 ч при 40 °С не выявлено. В стареющем первом листе 11-дневных проростков обнаружено термоиндуцированное снижение электрической составляющей протон-движущей силы и повышение транстилакоидного протонного градиента. Сделан вывод о различной реакции электрохимического потенциала тилакоидных мембран на тепловое воздействие в проростках Hordeum vulgare L. разного возраста.
ОПТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Изучены закономерности дифракции и взаимодействия световых волн на фазовой отражательной голографической решетке, сформированной в кубическом фоторефрактивном кристалле среза (001). Проанализирован механизм восстановления и усиления предметной световой волны при встречном двухволновом взаимодействии в кристаллах классов симметрии 23 и 43m. Рассмотрены условия голографического эксперимента, при которых достигаются наибольшие значения дифракционной эффективности отражательной голограммы и относительной интенсивности предметной волны. Показано, что условия достижения наибольшей интенсивности предметной волны в кристаллах классов симметрии 23 и 43m существенно различаются, что обусловлено влиянием естественной оптической активности, присущей нецентросимметричным кристаллам.
В обобщенном приближении Рэлея–Ганса–Дебая решена задача о генерации суммарной частоты двумя плоскими эллиптически поляризованными волнами в тонком оптически нелинейном поверхностном слое диэлектрической частицы, имеющей форму сфероида. Формулы для вычисления компонент вектора электрической напряженности генерируемого излучения в дальней зоне получены для двух случаев: вытянутого и сжатого вдоль оси симметрии сфероида. Рассмотрена наиболее общая форма тензора нелинейной диэлектрической восприимчивости, содержащая четыре некиральные и три киральные независимые компоненты. Приведено подробное описание методов вычисления интегралов по поверхности сфероида от тензорных величин, встречающихся в задачах о нелинейной генерации в поверхностных слоях диэлектрических частиц.
Антиотражающие покрытия (АОП) повышают абсорбцию света и, следовательно, конверсионную эффективность солнечных батарей. В качестве материала АОП для кремниевого (Si) солнечного элемента выбран муллит, синтез которого осуществляется плавлением шихты, состоящей из смеси А12О3 и SiO2 при концентрации компонентов 75 и 25 мас.%. Установлено, что интегральное отражение (RS) АОП на основе муллита в ~6.0 раз меньше, чем для кремния, и в ~2.5 раза меньше RS для покрытия на основе нитрида кремния. Измерение электрических характеристик с помощью имитатора солнечного излучения до и после нанесения методом вакуумного напыления пленок муллита толщиной 80—85 нм на образцы солнечных элементов показало прирост тока короткого замыкания в среднем на 49.5 % и эффективности на 6.8 %.
АННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙ
Исследован механизм передачи энергии между люминофорами иттрий-алюминиевого граната (YAG), легированными церием и празеодимом. Чистые фазовые порошки YAG:Ce,Pr синтезированы с использованием метода сжигания смешанных топлив при температуре печи ~500 °C. Исследованы спектры люминесценции и влияние механизма передачи энергии от ионов Ce3+ к ионам Pr3+ в YAG:Ce,Pr. Изучено влияние легирования Si4+ в люминофорах YAG:Ce,Pr. Показано, что интенсивность излучения Ce и Pr в YAG увеличивается на 33 % при легировании 1 мол.% Si без изменения максимальной длины волны,что снижает коррелированную цветовую температуру.
Исследованы фотолюминесцентные свойства синтезированного люминофора алюмината кальция (Ca3Al2O6), активированного ионами Eu3+. Образцы приготовлены с помощью наиболее подходящего для крупномасштабного производства метода твердотельной реакции с различными концентрациями ионов Eu3+ и охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), фотолюминесценции (ФЛ) и координат цветности CIE. С помощью XRD показано, что образец является монофазным и кристаллизуется в кубической структуре. Размер кристаллитов ≈82 нм. SEM-изображения при низком разрешении показали образование микростержней, при высоком разрешении — кубическую морфологию. Образование люминофора Ca3Al2O6:Eu3+ подтверждено исследованиями FTIR. Спектры возбуждения ФЛ имеют максимумы при 271 и 396 нм, а излучение ФЛ наблюдалось в диапазоне 500–750 нм для люминофора Ca3Al2O6, легированного ионами Eu3+, с максимумами при 595, 616, 621 и 651 нм с высокой интенсивностью. Люминофор может выступать в качестве единственного источника для красно-оранжевого светового излучения в устройствах отображения.
Для синтеза нанопорошка ZnCdO, легированного Co2+, использован простой метод растворения. Исследованы структурные, морфологические и фотолюминесцентные свойства синтезированного порошка. Рентгеноструктурные исследования показали, что ZnO находится в гексагональной фазе, CdO — в кубической фазе, когда образцы прокаливали при 650°С в течение 2 ч при повышении температуры со скоростью 15°/мин. На изображениях, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа, присутствуют зерна неправильной формы. Результаты энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDAX) указывают на наличие легированных ионов Co и составляющих металлов. Полосы 417 и 460 см–1 в ИК-Фурье-спектрах подтверждают присутствие молекул ZnO и CdO. По результатам исследования оптического поглощения оценены параметры кристаллического поля и параметры межэлектронного отталкивания Dq = 980 см–1, B = 940 см–1 и C = 3800 см–1, что подтверждает октаэдрическую симметрию легированных ионов Co2+. В спектре фотолюминесценции наблюдаются максимумы излучения в синей области при λ возб = 360 нм. Координаты цветности CIE x = 0.1577, y = 0.0771.
Предложены способы обнаружения следов красителя малахитового зеленого (MG) с использованием спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (SERS), основанной на поверхностно-локализованном плазмонном резонансе в наночастицах серебра. Проведено сравнение SERSсубстратов на основе различных морфологий нанозвезд серебра (AgNS) в виде коллоидных растворов и после осаждения частиц на твердую подложку для чувствительного обнаружения MG, исключенного из списка разрешенных веществ для пищевой промышленности Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США из-за выявленных рисков возникновения рака. Анализ результатов просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и спектров УФ-видимого диапазона различных форм AgNS выявил отдельные пики плазмонного резонанса, на которые влияют морфология и окружающая среда. Моделирование с помощью метода конечных разностей во временной области (FDTD) подчеркивает влияние размера ядра и количества ответвлений на локальные электрические поля, демонстрируя формирование “горячих” точек вдоль поверхности AgNS. Окружающая среда также значительно влияет на интенсивность электрического поля. Исследования SERS показывают, что жидкие субстраты превосходят твердые аналоги, достигая предела обнаружения LOD = 37 аМ для MG. Результаты проанализированы с точки зрения их согласованности с FDTD-моделированием и заметными изменениями факторов усиления, наблюдаемых среди различных конфигураций твердых субстратов. Показана высокая воспроизводимость КР-сигналов с помощью жидких субстратов и улучшена плохая воспроизводимость КР-сигналов твердотельными субстратами путем модификации их поверхности.
Предложен спектрофотометрический метод для измерения содержания витамина B1 в чистых и фармацевтических составах. Сульфацетамид (SFA) диазотируется, затем соединяется с витамином B1 в щелочной среде для получения окрашенного комплекса азокрасителя с константой устойчивости 5.597×105 л/моль. Полученный продукт стабилен, имеет максимальную длину волны поглощения 489.5 нм, молярную поглощательную способность 10108 л/моль×см, чувствительность Санделла 0.0334 мкг/см2, предел обнаружения 0.0135 мкг/мл, закон Бера соблюдается в диапазоне концентраций 0.2–20.0 мкг/мл. Константа устойчивости и стехиометрия полученного азокрасителя рассчитаны с использованием методов непрерывного изменения (Джоба) и молярного отношения. Предложенный подход успешно использован при определении витамина В1 в его фармацевтических составах.
Проведено сравнение ширины линии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) HOD образцов крови здоровых и больных пациентов, крови челюстных кист, а также образцов мочи здоровых и больных пациентов. Собраны кровь, сыворотка и моча 29 онкологических больных, 17 пациентов с диабетом, 28 здоровых добровольцев и 20 образцов крови из челюстных кист. Смеси приготовлены путем добавления образца объемом 0.02 мл к 0.98 мл D2O. Измерения одноимпульсного протонного ЯМР проведены на частоте 400 МГц, ширина линии получена из половины высоты пика HOD крови. Статистические оценки показывают, что ширина линии в случае “онкологической” крови отличается от нормальной крови (р = 0.032), в случае “диабетической” крови не отличается (p = 0.072), тогда как для других групп и кровавых кист челюсти наблюдаются отличия от нормальной крови (p < 0.05). Аналогичные результаты получены для мочи. Ширина линий показывает умеренную корреляцию с каждой из групп альбумина и общего белка (R ≈ 0.56). Сравнение жидкостей здоровых и больных пациентов может быть сделано путем измерения ширины линии HOD в высоком поле ЯМР. Результаты позволяют предположить, что релаксивности альбумина (Ser-Alb) и общего белка (Ser-TP) являются потенциальными диагностическими индикаторами “онкологической” крови.
Изучены проблема смешивания топлив при последовательной транспортировке очищенного топлива и влияние температуры на определение качества очищенного топлива. Для определения качества очищенного топлива проведены эксперименты по спектроскопии пропускания в УФ-видимом диапазоне бензина 92#, дизельного топлива и их смесей при различных температурах. Проанализировано влияние температуры на спектр пропускания и получены соответствующие уравнения. На основе модели инверсии двойной толщины получены оптические константы смешанных очищенных топлив на длинах волн УФ-видимого диапазона и проанализировано влияние температуры на оптические константы. Для заданного оптического диапазона пропускание смешанного топлива постепенно увеличивается с ростом температуры. Температура оказывает определенное влияние на оптическую константу очищенного топлива; получены соотношения между пропусканием очищенного топлива и изменением температуры при 364, 378 и 394 нм. Длины волн выбраны на основе
комбинации характеристических спектров, рассчитанных с помощью генетического алгоритма. Полученное соотношение позволяет эффективно устранить влияние температурных изменений на спектры пропускания очищенного топлива для повышения точности обнаружения.
Для быстрого и точного определения одиночных и множественных примесей растительного белка в сывороточном протеине разработана интегрированная методика, сочетающая в себе спектроскопию среднего ИК-диапазона с машинным обучением. Рассмотрены различные модели распознавания с использованием классификации векторов поддержки AdaBoost (AdaBoost-SVC), дерева решений AdaBoost, k-ближайшего соседа, SVC и гауссова наивного байесовского алгоритма. Для определения оптимальной комбинации предварительной обработки спектров использована десятикратная перекрестная проверка, которая включала в себя стандартную нормальную дисперсию, первую производную и сглаживание Савицкого–Голея. Выполнен выбор признаков с использованием последовательного алгоритма проекции, анализа главных компонент, генетического алгоритма (GA) и интервального метода частичных наименьших квадратов с GA (iPLS-GA). Результаты классификации показали, что iPLS-GA-AdaBoost-SVC достиг наилучшей производительности как на обучающем, так и на прогнозном наборах, продемонстрирована способность iPLS-GA улучшать стабильность и устойчивость модели. Результаты подчеркивают потенциальную применимость предлагаемого метода в качестве точного и практичного инструмента для улучшения контроля качества сывороточного белка.
Оптические датчики pH, работающие по принципу pH-зависимых изменений в поглощении или испускании зонда, вызывают большой интерес из-за широкого применения в таких областях, как аналитическая химия, биохимия, клиническая медицинская диагностика и мониторинг окружающей среды. В качестве зондов pH выбраны два комплекса рутения(II) полипиридина — [Ru(bpy)2(hipp)]2+ (Ru1) и [Ru(bpy)2(dcipp)]2+ (Ru2), где bpy — 2,2-бипиридин, hipp — 2-(1H-имидазо[4,5f][1,10]фенантролин-2-ил)фенол, dcipp — 2,4-дихлор-6-(1H-имидазо[4,5-f][1,10]фенантролин-2-ил)фенол. Влияние pH на спектры поглощения и испускания Ru1 и Ru2 исследовано с помощью титрования pH. Обнаружено, что Ru1 и Ru2 чувствительны к pH и демонстрируют различные константы ионизации, что предполагает их потенциальное использование в качестве оптических датчиков pH и приложений в мониторинге окружающей среды.
Методы двухлучевой УФ-видимой спектрофотометрии и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) использованы для определения антибактериального флуоресцентного красителя флоксина Б в стоматологических препаратах. В видимом диапазоне 400–800 нм спектрофотометрический сигнал получен при λmax = 539 нм. В процессе ВЭЖХ использован C-18 (5 мкм) с УФдетектором при 254 нм, скоростью потока 1.5 мл/мин, временем удерживания 0.635 мин и водой, ацетонитрилом и 2-пропанолом в качестве подвижной фазы. Для анализа производительности ВЭЖХ и двухлучевой УФ-видимой спектрофотометрии использованы несколько параметров, в том числе стабильность, пределы обнаружения и количественного определения, калибровочные кривые и повторяемость. Исследование сосредоточено на повторяемости спектрофотометрических и ВЭЖХ процедур для 8×10–6 и 5×10–6 моль/л флоксина Б. Стандартное отклонение (STD) для десяти спектрофотометрических измерений и восьми ВЭЖХ-измерений составило ±0.0004 и ±2.487 с относительным стандартным отклонением (RSD%) 0.048 и 1.05%. В течение 90-мин периода анализа спектрофотометрические и ВЭЖХ-сигналы для 8×10–6 и 5×10–6 моль/л флоксина Б исключительно стабильны. Диапазоны калибровочных кривых 1×10–6–2×10–5 моль/л для спектрофотометрии и 1×10–5–1×10–4 моль/л для ВЭЖХ. В рассматриваемых диапазонах концентраций получены линейные зависимости с коэффициентами корреляции (r2) 0.9995 для спектрофотометрических и 0.99 для ВЭЖХ-измерений. Пределы обнаружения флоксина Б составили 1.24×10–8 моль/л (0.0103 ppm) и 8.25×10–7 моль/л (0.068 ppm) с использованием двухлучевой УФ-видимой спектрофотометрии и методов ВЭЖХ. В случае определения красителя флоксина Б, который добавлен в стоматологические таблетки и образцы зубной пасты, эти методы показывают степень извлечения 95–111%.
Получен нанокомпозитный фотокатализатор на основе оксида графена и прекурсора — фотосистемы II (PSII–rGO). Димеры PSII равномерно распределены на слоях восстановленного оксида графена (rGO). Сохраненные кислородные функциональные группы на плоскостях rGO играют важную роль в закреплении димеров PSII. Образцы охарактеризованы с помощью рентгеновской дифракции (XRD), КР-спектроскопии, УФ-видимой спектроскопии и фотолюминесценции. Дополнительно исследована фотокаталитическая активность композита PSII–rGO в отношении фотодеградации метилового оранжевого (МО). Приготовленный фотокатализатор PSII–rGO продемонстрировал высокую поглощательную способность по отношению к МО и эффективные свойства разделения зарядов. Эффективность композита PSII–rGO (61%) в отношении деградации MO значительно выше по сравнению с чистым PSII (25%), имеет место 36%-ное увеличение в течение 5 ч при видимом свете. Предложен соответствующий механизм этого усиления. После получения фотоэлектронов от PSII плоскость rGO эффективно передавала их загрязняющим веществам, достигая высокой эффективности фотокаталитической деградации. Введение rGO улучшает фотокаталитические и сенсорные свойства PSII, способствуя быстрому разделению электронов/зарядов.
Разработан простой аналитический метод для оценки вориконазола с использованием УФ-спектрофотометрии. Метанол и искусственная вагинальная жидкость (ИВЖ) pH 4.1 выбраны в качестве растворителей, валидация метода проведена для различных параметров. Вориконазол показал более высокую абсорбцию при 256 нм как в метаноле, так и в ИВЖ pH 4.1. Линейность, точность и правильность в качестве аналитических параметров изучены в соответствии с принципами Международной конференции по гармонизации (ICH). Линейный отклик, полученный в диапазоне концентраций 10–50 мкг/мл в метаноле и ИВЖ pH 4.1, следует закону Бера с коэффициентами корреляции 0.998 для метанола и 0.999 для ИВЖ pH 4.1. Точность и повторяемость в пределах 98–102% указывают на высокий доверительный интервал. LOD для вориконазола в метаноле 2.55 мкг/мл, в ИВЖ pH 4.1 — 2.00 мкг/мл; LOQ в метаноле 7.75 мкг/мл, в ИВЖ pH 4.1—6.08 мкг/мл. Метод можно применять для расчета эффективности захвата наноструктурированного липидного носителя, загруженного препаратом, и содержания препарата в таблетках.
Для обнаружения апрепитантов в фармацевтических дозировках разработаны два спектрофотометрических подхода, основанных на процессах комплексообразования с переносом заряда. В методе A апрепитант реагирует с парахлораниловой кислотой в ацетонитриле, что приводит к образованию продукта фиолетового цвета. Этот продукт показал максимальную поглощательную способность при длине волны 524 нм. В методе B сочетание апрепитанта и пикриновой кислоты в хлороформе приводит к образованию хромофоров желтой окраски с максимальной поглощательной способностью при 415 нм. Каждый экспериментальный параметр изучен и настроен для оптимизации развития цвета. Оценены свойства рекомендуемых спектрофотометрических подходов, в том числе линейность, диапазон, точность, достоверность, специфичность, надежность. В диапазоне концентраций 10–60 мкг/мл оба подхода показали линейную зависимость с высокими коэффициентами корреляции.
Ген p53 является важным геном-супрессором опухолей, который используется для ранней диагностики рака. Описан чувствительный и экономически эффективный метод обнаружения гена p53 путем объединения гибридизационной цепной реакции (HCR) с наночастицами золота (НЧ-Au). Длинная структура двойной спирали, созданная HCR, не может адсорбироваться на поверхности НЧ-Au после добавления гена p53. При введении в раствор соответствующего количества Na+ НЧ-Au агрегирует и цвет раствора меняется с красного на сине-фиолетовый. Датчик имеет высокую чувствительность с пределом обнаружения 2 нМ, видимым невооруженным глазом, и пределом количественного обнаружения 0.2 нМ с использованием УФ-видимого спектрофотометра. Сочетание флуоресцентной спектроскопии и гель-электрофореза систематически подтверждает специфичность HCR, индуцированной геном p53. Использование бесферментного, безметкового колориметрического метода для обнаружения гена p53 значительно уменьшает сложность и стоимость эксперимента и может найти применение для раннего массового скрининга генов рака.