Том 44, № 6 (2025)

Флуоресцентные фотопереключаемые системы (ФФПС) – это органические молекулярные и органо-неорганические гибридные наноразмерные системы, объединяющие в себе свойства фотохромов и флуорофоров, т.е. способность под действием света изменять свои флуоресцентные свойства, интенсивность и/или спектр излучения. Рассмотрено строение и механизмы действия ФФПС разного типа, даны примеры применения ФФПС в микроскопии сверхвысокого разрешения, для визуализации биологических и неорганических нанообъектов, записи оптической информации, для борьбы с контрафактом, в качестве фотонных молекулярных логических вентилей.

Изучено влияние билирубина на спектрально-флуоресцентные свойства катионного тиакарбоцианинового красителя Cyan 2 в присутствии ДНК. Краситель Cyan 2 образует с ДНК нековалентный комплекс, что приводит к росту флуоресценции красителя. Взаимодействие с билирубином приводит к эффективному тушению флуоресценции красителя в комплексе с ДНК (статический механизм), что может быть использовано для конструирования спектрально-флуоресцентного сенсора на билирубин. Результаты экспериментов in vitro проиллюстрированы экспериментами in silico по молекулярному докингу. Влияние добавок ионов Cu²⁺ способно дополнительно усиливать тушение флуоресценции красителя билирубином. Определены эффективные константы тушения и пределы обнаружения билирубина с помощью системы Cyan 2–ДНК (LOD и LOQ).

Разработана кинетическая модель гемолиза суспензии эритроцитов под действием азогенератора пероксидных радикалов AAPH, основанная на предположении о гемолизе клетки как макроскопическом следствии развивающегося в липидной области мембраны процесса пероксидного окисления липидов, приводящего к накоплению определенного молекулярного продукта, критическая концентрация которого вызывает гемолиз. Кинетические кривые образования предполагаемых факторов гемолиза рассчитаны в результате решения прямой задачи химической кинетики. Из-за гетерогенности популяции эритроцитов их морфологические и иные характеристики, включая отклик на воздействие гемолитического фактора, оказываются статистически распределенными. В связи с этим в качестве математической основы для точного решения задачи о взаимосвязи степени гемолиза с концентрацией действующего фактора была использована функция нормального распределения Гаусса. Это позволило с хорошим приближением описать результаты гемолитического эксперимента.

Приведены результаты исследования развития микроструктуры ферритно-мартенситной стали типа Х12, облученной в вакууме около 7 ⋅ 10^-4 Па ионами ⁸⁴Kr¹⁵⁺ с энергией 300 кэВ до флюенса 1 ∙ 10²¹ м^-2 при 350 °С. Эксперимент проведен применительно к хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), в оболочку твэла которого были внедрены газообразные продукты деления. Установлено, что независимо от исходного состояния образца (штатная термообработка – нормализация с последующим высоким отпуском либо отжиг при 350 °С в течение 70 ч после штатной термообработки) при имплантации криптона развивается примерно одинаковая микроструктура – формируется газовая пористость, особенности развития которой изучены вдоль пробега внедряемых ионов (атомов) путем вырезания фольг для просвечивающего электронного микроскопа перпендикулярно облученной поверхности. Обнаружено окисление поверхности стали в процессе облучения вследствие баллистического эффекта (“вбивание” атомов кислорода в образец налетающими ионами вследствие недостаточно глубокого вакуума в области мишени), поскольку необлученная сторона образца при выдержке в течение 70 ч при 350 °С не окислилась. Оценка степени максимального газового распухания в облученном слое показала, что она не превышает 0.5%. На основании полученных экспериментальных результатов сделан вывод о том, что при хранении ОЯТ в штатных условиях не должны возникать значимые напряжения в оболочках отработавших твэлов за счет газового распухания.

Получено распределение электронной плотности по радиусу наночастицы в одно- и двухкомпонентных полупроводниковых системах при различных температурах и радиусах наночастиц с учетом физико-химических процессов на их поверхности. Продемонстрировано влияние модификации поверхности наночастиц In₂O₃ наноразмерными кластерами CeO₂ в изменении распределения электронов проводимости и величины электростатического поля в объеме наночастиц. Обсуждается роль этих распределений в различных физических и химических явлениях с участием полупроводниковых наночастиц.

Уравнения многомоментной гидродинамики привлечены для интерпретации течений за сферой, не обладающих осевой симметрией. Уравнения многомоментной гидродинамики следуют из уравнений для парных функций распределения. Вывод уравнений не содержит приближений, подобных гипотезе Больцмана. В соответствии с общим подходом парная функция представляется в виде бесконечного ряда произведений траекторных инвариантов с неизвестными коэффициентами. В этом ряду сохраняется конечное число членов, позволяющих построить асимметричные распределения гидродинамических величин. Представлены аналитические выражения для главных гидродинамических величин. Решения нелинейных дифференциальных уравнений для неизвестных коэффициентов позволят проследить за эволюцией наблюдаемых асимметричных течений, завершающейся ярко выраженной турбулентностью.

Представлены численные данные о длине цепи так называемого нулевого кислородного цикла, т.е. такого цикла, в котором не происходит разрушения озона, как в каталитических циклах. Данные соответствуют условиям июня 2000-го года на широте 50° с.ш. в диапазоне высот 15–55 км. Расчеты проводились с помощью интерактивной двумерной модели SOCRATES. В качестве начальных данных для расчетов использовались прогнозы атмосферного содержания парниковых газов Межправительственной группы экспертов по изменению климата RCP 4.5 для 2000-го года. Расчеты длины цепи нулевых циклов проводились с помощью предложенного ранее автором алгоритма определения скорости лимитирующей стадии каталитического цикла.