У роботi представлено спектроскопiчне дослiдження впливу наночастинок дiоксиду церiю (CeO2) на фотостабiльнiсть рибонуклеїнової кислоти (РНК) у водному розчинi. Методами оптичної спектроскопiї поглинання, флуоресценцiї й фосфоресценцiї дослiджено особливостi взаємодiї РНК з наночастинками CeO2 розмiром близько 6 нм. Показано, що присутнiсть наночастинок CeO2 не призводить до суттєвих змiн електронної структури РНК, проте iстотно впливає на процеси релаксацiї збуджених електронних станiв. Виявлено зменшення iнтенсивностi флуоресценцiї й одночасне зростання iнтенсивностi фосфоресценцiї РНК за наявностi наночастинок CeO2, що свiдчить про перерозподiл випромiнювальних каналiв iз залученням триплетних станiв. Дослiдження фотодеградацiї показали, що додавання наночастинок CeO2 призводить до зменшення швидкостi деградацiї РНК без змiни форми спектрiв поглинання. Отриманi результати вказують на фотостабiлiзуючу роль наночастинок CeO2, пов’язану з пригнiченням радикальних фотохiмiчних процесiв i зменшенням ефективностi радикальних каналiв деградацiї.
Фосфорен – це перспективний двовимiрний матерiал, що складається з моношару фосфору, штучно створеного з шаруватого чорного фосфору, вiдомого як найстабiльнiший алотроп фосфору. Ми очiкуємо, що фосфорени демонструватимуть подiбну поведiнку до графенових пiдкладок для поверхнево-посиленої iнфрачервоної спектроскопiї (SEIRA). В данiй роботi представлено експеримент SEIRA на модельнiй бiологiчнiй клiтиннiй мембранi на основi лiпiдiв DOPC на поверхнi з кiлькох шарiв фосфорену. Коефiцiєнт пiдсилення, отриманий в експериментi, становить до 2–4 без змiни положень частот поглинання основних маркерних смуг лiпосом, що можна порiвняти з даними на частинках металевого срiбла. DFT-розрахунки системи DOPC-фосфорен показали високу реакцiйну здатнiсть багатошарових фосфоренiв i можливiсть швидкого, часто оборотного, залежно вiд pH середовища, окислення й вiдновлення фосфорену лiпiдними групами. Враховуючи, що оптичний сигнал вiд мембрани незначний, цю методику можна рекомендувати для експериментiв iз застосуванням 2D-фосфорену як пiдкладки SEIRA та SERS у дослiдженнi мембран.
Методом швидкiсної вiдеозйомки дослiджувалися пульсацiї розмiру крапель емульсiй дизель-вода пiд дiєю високочастотного електричного розряду, що приводить до диспергування крапель емульсiй з великим вмiстом води, на вiдмiну вiд крапель однокомпонентних горючих рiдин. Шляхом обробки вiдеофайлiв процесу випаровування визначалася часова залежнiсть проєкцiйного еквiвалентного розмiру крапель. Результати цiєї роботи можуть бути використанi в подальших дослiдженнях розпилення та горiння крапель емульсiї iз застосуванням додаткового високочастотного електричного розряду на стадiї атомiзацiї.
У роботі аналізується специфіка прояву водневих зв’язків у структурних і термодинамічних властивостях води. Виходячи з певної структури молекули води, запропоновано новий механізм утворення димерів води й виникнення водневого зв’язку водночас. Встановлено, що характерні кути димеру води цілком задовільно узгоджуються з експериментальними даними. Показано, що взаємне відхилення кривих співіснування води й аргону зумовлено короткочасними водневими зв’язками в усьому інтервалі існування рідинного стану води. Доведено, що відсутність довготривалих водневих зв’язків у воді зумовлена нестабільністю їхніх поперечних теплових збуджень. Розглянуто характерні значення температури води у рідинному стані.
Досліджено можливість отримання нанокристалів магнетиту й фериту цинку електролітичним методом. Синтез наночастинок відбувався в електролізері з залізними або залізними і цинковими електродами, заповненому розчином NaCl у воді. Проведені рентгеноструктурні дослідження використано для визначення елементного складу отриманих зразків, розмірів нанокристалів і параметрів кристалічної ґратки. Розміри нанокристалів визначалися за допомогою формули Дебая–Шеррера, методу Вільямсона–Холла й розмірно-деформаційного методу. Показано, що при використанні залізних електродів отримуються нанокристали магнетиту, а у випадку залізних і цинкових електродів отримується система “ферит цинку–оксид цинку”. Проаналізовано спектри комбінаційного розсіяння світла досліджуваних зразків.
У цiй роботi продемонстровано застосування спектроскопiї iнфрачервоного вiдбивання для iдентифiкацiї кристалiчних фаз у матерiалах на основi ZrO2. Наведено експериментальнi спектри порошкiв та керамiки з рiзною будовою, а також запропоновано теоретичнi моделi для апроксимацiї спектрiв IЧ-вiдбивання на основi частотної залежностi дiелектричної проникностi, описаної формулою Гельмгольца–Кеттлера. Розрахунки виконувалися iз застосуванням спiввiдношень Крамерса–Кронiга. Для опису кубiчної, тетрагональної та моноклiнної фаз ZrO2 використовувалися моделi з одним, п’ятьма й сiмома осциляторами, вiдповiдно. Проведено моделювання з урахуванням коефiцiєнтiв затухання фононiв. Отриманi результати показали наявнiсть вираженого мiнiмуму вiдбивання у високочастотнiй областi спектра. Його спектральне положення вiдповiдає високочастотнiй межi смуги “залишкових променiв”, яка є специфiчною для рiзних фаз. Цей мiнiмум з’являється в дiапазонах 710–720 см−1 для кубiчного ZrO2, 790–800 см−1 для тетрагонального ZrO2 i 820–840 см−1 для моноклiнного ZrO2. Показано, що коефiцiєнти затухання фононiв впливають на форму спектра IЧ-вiдбивання, але чинять лише незначний вплив на спектральне положення високочастотного мiнiмуму. Цей фактор разом з аналiзом форми спектра може бути надiйним спектральним маркером для iдентифiкацiї кристалiчних фаз. Аналiз експериментальних спектрiв дав змогу оцiнити статичну й високочастотну дiелектричнi проникностi, частоти поперечних i поздовжнiх оптичних фононiв та вiдповiднi коефiцiєнти затухання для порошкiв i керамiки з рiзною кристалiчною будовою на основi ZrO2.
This year marks the 75th anniversary of the birth of Professor Longin Mykolayovych Lisetski, Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, a leading researcher at the Institute of Scintillation Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine (Kharkiv), and a well-known scientist in the field of molecular physics, liquid crystal physics, and biophysics.
This year, the outstanding Ukrainian scientist, a recognized expert in the fields of solid-state physics, quantum electronics, and molecular crystal spectroscopy, a twice laureate of the State Prize of Ukraine, an Honored Worker of Science and Technology, and Academician Marat Terentiyovych Shpak would have been 100 years old.
Метою роботи є теоретичне дослiдження бреггiвських переходiв дворiвневого атома у полi двох пар зустрiчних свiтлових iмпульсiв iз рiзними несучими частотами. Бреггiвськi переходи розглядаються як когерентнi мультифотоннi процеси дифракцiї, у яких за належного налаштування на бреггiвський резонанс iмпульс атома може змiнюватися на 2nhk за один акт розсiювання, тодi як однофотоннi переходи пригнiченi через велику розладнанiсть вiдносно резонансу. Показано, що за такої конфiгурацiї ефективнiсть переходу практично не залежить вiд площi iмпульсiв, що вiдрiзняє її вiд випадку однiєї пари iмпульсiв. Фiзичною основою цього ефекту є майже адiабатична взаємодiя атома з полем, подiбна до взаємодiї з перекривними у часi зустрiчними iмпульсами з нерезонансними несучими частотами (В.I. Романенко, Л.П. Яценко, ЖЭТФ, 2000, Т. 117, № 3, с. 467–475; V.I. Romanenko and L.P. Yatsenko, JETP, Т. 90, № 3, 2000, pp. 407–414). Також показано можливiсть стiйкого до змiни iнтенсивностi розщеплення атомного пучка та формування селективних лазерних дзеркал. Запропонований пiдхiд до керування рухом атомiв може бути застосований для дослiдження iнтерференцiйних явищ в атомнiй оптицi.
The optical properties of toroidal-shaped metallic nanoparticles in a dielectric medium are investigated in the work. The equivalent oblate spheroid approach has been used to obtain the frequency dependences of the absorption and scattering cross-sections, as well as the diagonal components of the polarizability tensor and electric field enhancement tensor. The numerical results for the corresponding frequency dependencies are analyzed. The fact of the anomalously large splitting of the absorption and scattering cross-section maxima, which distinguishes toroidal particles from the whole class of the axisymmetric nanoparticles, has been established. The size dependences of the transverse and longitudinal frequencies of surface plasmonic resonance have been determined in the dissipation-free approximation. The influence of the toroidal shape and material of the nanoparticles as well as the material of the surrounding medium on their optical response is studied.
У роботi теоретично дослiджено детонацiю в потоцi iдеального газу, який рухається в магнiтному полi. Отримано модифiковане рiвняння Гюґонiо з урахуванням впливу магнiтного поля на процес детонацiї, та параметри детонацiйної хвилi. Показано, що пiд дiєю магнiтного поля продукти горiння вiддаляються вiд фронту детонацiї з надзвуковою швидкiстю. Iз збiльшенням напруженостi магнiтного поля зростає й швидкiсть продуктiв детонацiї. Отримано залежнiсть, яка дає можливiсть оцiнити вплив тепловидiлення на параметри детонацiї.
Based on graph neural networks, a machine learning model has been developed to predict the total energy of biomolecules from their structural formulas and quantum-mechanical descriptors by predicting the parameters of the functions that approximate interatomic potentials. The applicability of the created model for predicting the total energy of biomolecules, their interaction energy, and the ordering of conformers by energies has been proven. The physical validity of the obtained parameter values was demonstrated, which opens opportunities for further application of the model in molecular modeling problems.
The model for the microstructure evolution of Chornobyl "lavas" or lava-like fuel-containing materials (LFCM) have been augmented taking into account new data on black ceramics. Currently, LFCM are multiphase materials; a silicate glass phase contains inclusions of crystalline phases (with and without uranium), nano-sized pore channels, pores and cracks. LFCM has open porosity. The parameters of three of nine previously known physical and chemical processes that occur in brown ceramics: oxidation, radiation-stimulated phase formation and crystallization, were confirmed and refined. Another new chemical process has been identified-the synthesis of uranium-free oxyhydroxide. A new stage of microstructure evolution has been added. Stage durations have been revised. Updated forecast of the state and behavior of LFCM is given. In the future, a group of physical and chemical processes that sequentially occur one after another in brown ceramics and are associated with inclusions of urania will no longer significantly affect the microstructure of black ceramics. There will be little or no destruction of LFCM in the coming years. It has been confirmed that the destruction of LFCM is possible in the medium term; its timing and particle sizes into which LFCM can be destroyed have been confirmed. In the long term, the behavior of LFCM (both brown and black ceramics) will be determined by the crystallization process of the silicate glass phase. Crystallization of several crystalline phases will most likely slow down the crystallization of the glass phase as a whole. Technological and methodological approaches to management of LFCM are discussed.
Досліджено спектральні, енергетичні характеристики випромінювання та параметри плазми імпульсно-періодичного наносекундного бар’єрного розряду атмосферного тиску на суміші парів трьох дигалогенідів ртуті (HgI2/HgBr2/HgCl2) і гелію. Виявлено одночасне випромінювання спектральних смуг фіолетово-синього (λмакс. = 444 нм), синьо-зеленого (λмакс. = 502 нм) і зеленого (λмакс. = 557 нм) діапазонів спектра. Обговорено механізм утворення ексиплексних молекул моногалогенідів ртуті (HgI*, HgBr* і HgCl*). Встановлено константи швидкості збудження ексиплексних молекул моногалогенідів ртуті. Визначено оптимальні значення приведеної напруженості електричного поля, для яких спостерігається максимальна потужність випромінювання у фіолетово-синьому, синьо-зеленому й зеленому діапазоні спектра з максимумами емісії на довжинах хвиль: 444 нм, 502 нм і 557 нм. На основі проведених досліджень може бути створена нова ексилампа, що випромінює одночасно три спектральні смуги у видимому діапазоні, яка може бути використана: у наукових дослідженнях, медицині, для технологічного оновлення та розвитку парникового господарства, в біотехнології, для більш ефективного керування фотосинтезом, ростом і розвитком рослин і водоростей, а також для покращення технології опріснення морської води і енергоефективності методів сушіння в промисловості.
У роботі досліджено застосування моделей машинного навчання (RF, GB, SVR, DNN) і символьної регресії (SR) для оцінки рухливості носіїв у монокристалічному кремнії (T = 200–500 K, ND = 1013–1019 см−3). Отримані за допомогою SR компактні аналітичні вирази мають удвічі менше параметрів порівняно з моделлю Клаассена і не потребують попереднього розрахунку іонізації домішок, забезпечуючи водночас відносну похибку меншу за 0,1% для більшості випадків. Порівняльний аналіз показав, що моделі SR і SVR суттєво кращі за наближення Арора за точністю, особливо для неосновних носіїв. Запропонований підхід є перспективним для TCAD-систем, оскільки дає змогу значно зменшити обчислювальні витрати при збереженні високої достовірності моделювання.
Розподіли густини нуклонів і потенціали взаємодії ядер для реакцій 18O + 58Ni і 18O + 60Ni обчислено за допомогою модифікованого методу Томаса–Фермі, з урахуванням усіх членів другого порядку за степенями ħ у квазикласичному розкладанні кінетичної енергії. Для опису нуклон-нуклонної взаємодії використовувалися сили Скірма, залежні від густини нуклонів. Запропоновано аналітичну параметризацію, що добре відтворює поведінку потенціалів ядерно-ядерної взаємодії, розрахованих за допомогою модифікованого методу Томаса–Фермі із залежними від густини силами Скірма. Використовуючи отримані потенціали, ми обчислили перерізи пружного розсіяння, які добре узгоджуються з експериментальними результатами.
Розглянуто реакції взаємодії базисних, пірамідальних і призматичних дислокацій з двійниковими дислокаціями у ГПУ-кристалах. Результати аналізу таких взаємодій є необхідними для оцінки феноменологічних параметрів математичної моделі розвитку одиничних двійникових прошарків. Щільність кожного виду ковзних дислокацій (дислокацій “лісу”) в околі двійникових меж визначає характер дислокаційних реакцій на двійникових межах і, по суті, розвиток двійників. У роботі розглянуто всі можливі взаємодії між двійниковими дислокаціями і дислокаціями “лісу” в ГПУ-кристалах. Результати представлені у вигляді, який є зручним для подальшого аналізу розвитку двійникових прошарків у різних режимах навантаження.
In this work, the intermolecular interactions in ortho-xylene and its solution in dimethyl sulfoxide (DMSO) were studied using vibrational spectra and quantum chemical calculations. Analysis of Raman spectra showed that DMSO affects the molecular spectral properties of ortho-xylene, which is a result of solvent effects, hydrogen bonding, and π-electron interactions. The mechanisms of molecular cluster formation were studied using density functional theory (DFT) and the B3LYP 6-311++G(d,p) functional set. The calculations allowed us to analyze quantum chemical parameters such as molecular electrostatic potential (MEP), frontier molecular orbitals (HOMO and LUMO), Mulliken charges, electron localization function (ELF), and localized orbital locator (LOL). The results obtained provide insight into the nature of the interaction between ortho-xylene and DMSO molecules and enable a detailed investigation of the formation of molecular clusters in solution. The analysis showed that π-bonds play a key role in the interactions between ortho-xylene and DMSO molecules, leading to the formation of molecular clusters and changes in the properties of spectral lines. This study makes an important contribution to understanding the mechanism of intermolecular interactions in the liquid phase.
A differential equation approach was employed to derive the necessary expression for the regular solution. By utilizing the interplay between the regular solution, the irregular solution, and the Jost function, the Jost function for the Manning–Rosen potential was constructed in its most reduced form. This Jost function was then applied to investigate the bound state energies and thermodynamic properties of both homonuclear and heteronuclear diatomic molecules.
