Рассмотрим двухчастичный оператор Шредингера H(k), (k∈T³≡(—π, π]³ — полный квазиимпульс системы двух частиц), соответствующий гамильтониану двухчастичной системы на трехчастичном размерной решетке Z³ Доказано, что число N(k)≡N(k⁽¹⁾, k⁽²⁾, k⁽³⁾) собственных значений ниже существенного спектра оператора H(k) является неубывающей функцией при каждом k⁽ⁱ⁾≡[0, π], i = 1, 2, 3. При некоторых дополнительных условиях на потенциал vˆ, доказана монотонность каждого собственного значения z_n(k)≡z_n(k⁽¹⁾, k⁽²⁾, k⁽³⁾) оператора H(k) в k⁽ⁱ⁾≡[0, π] при фиксированных остальных координатах k.

Полигидроксиалканоаты (ПГА) представляют собой биополимеры, которые хранятся внутри клеток в качестве материалов для хранения энергии различными микроорганизмами. PHA — это пластиковые материалы, которые оказывают положительное воздействие на окружающую среду по сравнению с обычными пластиками с точки зрения методов производства и возможности вторичной переработки. Кроме того, ПГА характеризуются биосовместимостью, биоразлагаемостью и, таким образом, имеют широкий спектр применения, например, в биомедицине, хирургии и т. д. Наиболее распространенными ПГА являются полигидроксибутират, полигидроксивалерат и сополимер. В данной работе мы вычисляем топологические индексы доминирования этих полимеров; Кроме того, мы обсуждаем анализ количественных отношений структуры и свойств (QSPR) этих топологических индексов доминирования. Далее показано, что характеристики имеют хорошую корреляцию с физико-химическими характеристиками полимеров.

Методом теории функционала плотности исследованы новые слоистые углеродные наноструктуры, состоящие из sp³- и sp+sp²-гибридизированных атомов. Наноструктуры теоретически строятся на основе 5-7 слоев графена. В результате расчетов установлено, что структуры из двух алмазоподобных бислоев и двадцати одного графинового слоя устойчивы. Алмазоподобные бислои имеют ширину запрещенной зоны ~ 1,8 эВ, поэтому их свойства должны быть полупроводниковыми. Для четырнадцати слоев графина ширина запрещенной зоны равна нулю, а их свойства являются металлическими. Семь графиновых слоев имеют ширину запрещенной зоны от 0,05 до 0,2 эВ.

Температурная зависимость спектральной интенсивности рекомбинационного излучения в квазинульмерной структуре, содержащей примесные комплексы «А⁺+е» (дырка, локализованная на нейтральном акцепторе, взаимодействующая с электроном, локализованным в основном состоянии квантовой точки), исследована во внешнем электрическом поле при наличии туннельного распада квазистационарного А⁺-состояния . В одноинстантонном приближении рассчитана вероятность диссипативного туннелирования дырки и влияние туннельного распада и внешнего электрического поля на энергию связи A⁺-состояния и на спектры рекомбинационного излучения, связанного с оптическим переходом в адиабатическом приближении исследован электрон из основного состояния квантовой точки в А⁺-состояние примесного центра. Выявлены «провалы» в температурной зависимости SIRR, связанные с наличием резонансного туннелирования при определенных значениях температуры и напряженности внешнего электрического поля, при которых двухямный колебательный потенциал становится симметричным.

В статье дан обзор основных теоретических и экспериментальных исследований явлений, обусловленных образованием когерентных состояний – когерентный захват населенности, электромагнитно-индуцированная прозрачность и лазерная генерация без инверсии.

Мы исследуем вызванные окружающей средой эффекты декогеренции при различении состояний кота Шредингера, передаваемых через зашумленные квантовые каналы, такие как оптические волокна. Мы рассчитываем точность и статистику фотоотсчетов как для четных, так и для нечетных когерентных состояний. Метод, использующий светоделительное преобразование, действующее в расширенном гильбертовом пространстве, для моделирования квантового канала сравнивается с подходом, основанным на динамике Линдблада одномодовых бозонных систем.

Насыщение солнечных элементов на основе кремния в плане повышения эффективности преобразования энергии (КПД) заставила исследователей во всем мире искать альтернативы. Альтернативный солнечный элемент должен соответствовать некоторым основным требованиям, таким как экономичность, воспроизводимость, долговечность (стабильность), нетоксичность и более высокая эффективность. Перовскитный солнечный элемент (PSC), представляющий сендвичевую структур с перовскитнным слоем-поглатителем между слоем транспорта дырок (HTL) и слоем переноса электронов (ETL), открыл возможность для реализации этой перспективы. Хорошая производительность PSC может быть достигнута за счет оптимизации многих параметров компонентов PSC для получения наивысшего PCE. Среди них HTL также играет очень важную роль. Ранее органический поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфоновая кислота) PEDOT:PSS широко использовался в качестве HTL в PSC, но из-за его гигроскопической природы и кислотных свойств снижалась стабильность и срок службы PSC. Позже он был заменен в основном NiO, прозрачным проводящим оксидом p-типа (TCO), улучшающим PCE PSC. Его превосходная стабильность и электрические/оптические свойства привлекли внимание многих исследователей. Различные типы PSC использовали тонкие пленки NiO, полученные разными методами синтеза, и получили разную эффективность PSC. Различные параметры тонких пленок NiO, такие как толщина, температура отжига (AT) и его продолжительность, комбинации прекурсоров и многое другое в процессах синтеза, играют важную роль в оптимизации PCE. Хотя существует много способов получения тонких пленок NiO, в работе мы больше сосредоточили внимание на золь-гель методе, так как этот способ очень экономичен и использует базовое оборудование. Обсуждены также эволюция, нынешнее состояние и перспективы на будущее золь-гель метода.

В работе проведен анализ доступных данных о фазовых равновесиях в системе TiO₂–SiO₂–ZrO₂. Указаны преимущества специализированных баз данных и программных комплексов для анализа информации о фазовых равновесиях. Фазовые диаграммы – это своего рода дорожная карта для разработки материалов. Как показано в обзоре, наноматериалы не являются исключением. Данные о фазовых равновесиях, таких как точки эвтектики, пределы растворимости, бинодальные и спинодальные кривые, позволяют прогнозировать возможность формирования наноразмерных структур и материалов на их основе. В свою очередь, при переходе в наноразмерное состояние могут существенно измениться взаимная растворимость компонентов, температура фазовых превращений и другие характеристики. Это обеспечивает дополнительную вариативность при выборе состава и способа получения материалов на основе фаз данной системы. Например, для создания устойчивых к тяжелым авариям тепловыделяющих сборок ядерных реакторов как один из наиболее перспективных вариантов в качестве наноразмерных слоев на оболочке твэлов рассматриваются смешанные карбиды (так называемые МАХ-фазы). Предполагается, что материалы системы TiO₂–SiO₂–ZrO₂, являющиеся продуктом окисления некоторых МАХ-фаз, могут служить ингибитором их дальнейшей коррозии. Обеспечение стабильности материалов на основе МАХ-фаз расширяет их перспективы использования в атомной энергетике. Но для этого необходима исчерпывающая информация о фазовых равновесиях и условиях формирования наноструктурных состояний в анализируемой системе.

Хитозан – перспективный экологически чистый полимер с широким спектром применения в биологической, медицинской и водоочистной областях. Недавние исследования электроформованных нановолокон на основе хитозана показали возможность очень экономичного и эффективного удаления ионов токсичных металлов из растворов, что чрезвычайно важно в современном загрязненном мире. Изготовление нановолокон из смесей хитозана может быть осуществлено с помощью нового метода электропрядения. Из-за высокой адсорбционной способности, способности хелатировать металлы, нетоксичности, биосовместимости, биоразлагаемости, гидрофильности и экономической эффективности нановолокна на основе хитозана быстро находят применение в области очистки воды. В этом обзоре описывается способность нановолокон на основе хитозана, полученных электропрядением, удалять токсичные металлы. Основная цель этого обзора – предоставить текущую информацию о различных нановолокнах из смеси хитозана, которые могут быть полезны для очистки воды, а также стимулировать дальнейшие исследования в этой области.

Формирование гибридной системы из металлических наночастиц, белков (или пептидов) и полупроводниковых квантовых точек (QD) может быть новым, альтернативным материалом, который можно использовать для биологических приложений, включая обнаружение и лечение раковых клеток. В работе сообщается о коллоидном синтезе гибридной системы металл – белок – QD, включающих наночастицы Au, CdSe в качестве квантовых точек, BSA и белок лизоцима. Мы демонстрируем структурные, оптические и колебательные свойства гибридных систем Au – CdSe, Au – BSA – CdSe и Au – лизоцим – CdSe после их использования в качестве маркеров раковых клеток. Изучение спектров фотолюминесценции выявило преобладание резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET) между QD CdSe и наночастицами Au, комплексом Au- BSA и Au-лизоцим. Эффективность переноса энергии между донором (QD) и акцепторами (НЧ Au, Au-BSA, Au-лизоцим) оценивается в 46%, 94% и 64%; соответственно. Результаты флуоресцентной визуализации демонстрируют высокую биосовместимость и флуоресцентное поведение QD и гибридных систем в клетках рака молочной железы MDA-MB-231. Расчет скорректированного общего количества флуоресценции предсказывает более высокое поглощение клетками QD CdSe по сравнению с Au – QD, Au – BSA – QD, Au – лизоцим –QD. Значительно различающиеся значения дзета-потенциала гибридных систем влияют на процессы клеточного поглощения. Изготовление биосовместимых (водорастворимых, биологически стабильных, обладающих способностью к биоконъюгации, низкой цитотоксичности по отношению к нормальным клеткам, флуоресцирующих в биологической среде) гибридных систем Au – CdSe, Au – белок – CdSe открыло бы альтернативную стратегию в нанобиотехнологии благодаря их особые физические, оптические и химические свойства.

Нанофибриллы целлюлозы (TOCNF) шириной 20 ± 6 нм и длиной 809 ± 98 нм были получены с помощью 2,2,6,6-тетраметилпиперидинил-1-оксил (TEMPO)-опосредованного окисления. Для функционализации поверхности TOCNF в водной среде использовали два модифицирующих агента: димер алкилкетена (AKD) и 3-аминопропилтриэтоксисилан (APS). Гидрофильный аэрогель L-TOCNF, гидрофобные аэрогели L-TOCNF-AKD и L-TOCNF-APS с краевыми углами смачивания водой 0, 139 ± 2 и 133 ± 2° соответственно получали лиофильной сушкой водных дисперсий. Элементный состав, морфологию, размеры и кристаллическую структуру определяли с помощью EDX-анализа, сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа соответственно. Исследован процесс редиспергирования лиофилизированных образцов в воде и четырех органических растворителях. Выявлено влияние модификации ТОКНФ и полярности растворителя на редиспергируемость лиофилизированных образцов: значительно улучшилась диспергируемость гидрофобных L-TOCNF-AKD и L-TOCNF-AKD в органических растворителях.

В работе подведены итоги синтеза ZnO механохимическим методом с использованием прекурсора дигидрата оксалата цинка для изучения фотокаталитической деградации красителя Rose Bengal. Процесс превращения дигидрата оксалата цинка в ZnO был изучен с помощью анализа ТГА-ДТГ и ИК-Фурье-спектроскопии, полученные данные РФА четко выявили гексагональные вюрцитные кристаллитные структуры ZnO. Изображения FE-SEM подтвердили нанокристаллическую морфологию ZnO с примерно однородным распределением частиц по размерам. Чистота ZnO была подтверждена исследованием EDX. Оптическая ширина запрещенной зоны ZnO была определена с помощью УФ-видимой спектроскопии. Фотокаталитическую активность ZnO исследовали при разложении красителя бенгальской розы. Колориметрическое измерение поглощения использовали для оценки эффективности разложения. Каталитическую активность изучали в зависимости от концентрации красителя, емкости загрузки фотокатализатора, рН раствора красителя, времени облучения и т. д. Успешно изучена фотокаталитическая деструкция красителя бенгальского розового на механохимически синтезированном ZnO под действием видимого света.

Нанопорошки феррита никеля были получены в условиях растворного горения с использованием различных видов органического топлива (глицин, аскорбиновая, щавелевая и яблочная кислоты) и исследованы в качестве фотокатализаторов фотодеградации метиленового синего. Фотокаталитические измерения проводились под действием видимого света в модельных растворах красителей. Наибольшая фотокаталитическая активность была обнаружена у образца, синтезированного с использованием яблочной кислоты в качестве топлива и у которого наблюдались наибольшая удельная поверхность (128,1 м²/г) и наименьший размер частиц (18 нм). Характер полученных зависимостей фотокаталитической активности синтезированных образцов свидетельствует о ее сильной зависимости от морфологических и структурных параметров. Таким образом установлено, что с увеличением размера частиц и уменьшением удельной поверхности наблюдается снижение эффективности фотокатализатора на основе феррита никеля. Кроме того, использование различных видов топлива позволило получить агрегаты различной формы и размеров до нескольких десятков микрометров. Установлено, что полученные константы скорости изменяются от 0,00756 до 0,00867 мин^-1.

Синтезирован нанокристаллический материал на основе ортофосфатов лантана и иттрия La_0.9Y_0.1PO₄ со структурой монацита. Определено влияние температуры обработки на его термические и механические свойства. Показано, что при гидротермальной обработке соосажденных фосфатов при 230 °С в течение 110 минут образуются наночастицы со структурой монацита с размером кристаллитов около 16 нм. Термическая обработка нанопорошков в течение 20 мин в режиме отжиг-закалка при 1000–1400 °С привела к получению компактных материалов, пористость которых варьировалась от 52 до 27 % при росте зерен от ~20 до ~100 нм. Активное спекание происходило при температурах выше 1300 °С. Нанокристаллические материалы, полученные термообработкой при 1200 °С с размером зерна ~40 нм, имеют пористость 42 %, микротвердость Hv(25°С) = 4±0.5 ГПа, теплопроводность λ(25°С) = 0.4·м^-1·К^-1, и может использоваться в качестве теплоизоляционного материала.

Представлен экологически чистый процесс синтеза биодизельного топлива с использованием биосинтетического нанокатализатора. Описана новая методология анализа факторов, влияющих на выход биодизельного топлива, получаемого гетерогенной реакцией переэтерификации на основе нанокатализатора – соотношения метанол/нефть, концентрации нанокатализатора, температуры и времени реакции. Наноразмерные частицы оксида кальция (нано-СаО) были получены в качестве гетерогенного нанокатализатора с использованием отходов яичной скорлупы. Отработанное кулинарное масло обрабатывали метанолом и нанокатализатором при различных соотношениях метанол:масло (4 – 14:1), концентрации нанокатализатора (0.5 – 2 %), времени реакции (3 – 4.5 часа) и температуре (50 – 65 °С). Превосходство и эффективность предложенных индексов переэтерификации были достигнуты с использованием нечетких энтропийно-взвешенных индексов Делука и Термини для получения оптимальных условий реакции с выходом биодизеля 95.49%.