Влияние структурированности ксерогелей [ZrYb]O2 – Al2O3 на адсорбционную активность
Влияние структурированности ксерогелей [ZrYb]O2 – Al2O3 на адсорбционную активность
А. Е. Пищулина$^1$, Н. Е. Вахрушев$^2$, И. И. Михаленко$^1$, А. А. Ильичёва$^2$, Л. И. Подзорова$^2$, А. А. Коновалов$^2$, А. М. Гордиенко$^3$
В работе установлено влияние температуры золь-гель синтеза (ЗГС) на структурные, морфологические и адсорбционные свойства ксерогелей состава 65%мол.[97%ZrO2–3%Yb2O3]–35%Al2O3, полученных в присутствии полимера при 10о (1), 25о (2), 60°С (3) и высушенных при 180оС. Исследование рентгеноаморфных гидратированных ксерогелей комплексом методов (ТГ/ДСК, ИКС, СЭМ, РФА, МУРР, БЭТ/БДХ) показало их различия по составу поверхностных комплексов, морфологии и размерным характеристикам. У образца 3 морфология, форма и размер пор отличались от других образцов, данный образец имел наименьшую адсорбционную активность в отношении дихромат иона. Значения удельной поверхности и объема пор ксерогелей уменьшаются в ряду образцов 1-2-3, т.е. с повышением температуры ЗГС. Получена корреляция между удельной поверхностью ксерогелей и средним объемом рассеивающих частиц, определенным методом малоуглового рентгеновского рассеивания (МУРР). Показана возможность получения при пониженной температуре ксерогелей с мономодальным распределением неоднородностей ~ 7 нм и пор ~ 4 нм по размерам, высокими значениями объема пор ~ 0.326 см3/г и площади удельной поверхности ~ 427 м2/г. Данные изучения кинетики адсорбции дихромат-ионов из водной среды указывают, что наилучшим в степени извлечения и адсорбции, отнесенной к единице массы сорбента, является образец, синтезированный при 25оС.
Показать АннотациюМикролинзовая микроскопия сверхвысокого разрешения
Микролинзовая микроскопия сверхвысокого разрешения
И. В. Яминский, С. А. Сенотрусова, А. И. Ахметова
Оптическая микроскопия является одним из самых распространенных и удобных методов получения изображения образца без его сложной предварительной обработки при этом в реальном времени и с разрешением, недоступным человеческому глазу. Однако разрешающая способность любого современного обычного оптического микроскопа ограничена дифракционным пределом, который в видимом свете составляет около 200 нм. Чтобы увеличить ее, а также преодолеть данное ограничение, предлагается использовать микролинзы. Микролинза – оптическая линза микронного размера, позволяющая получить изображение за счет «захвата» световых волн в ближнем поле, отраженных от предмета. Располагаясь между образцом и объективом микроскопа, микролинза является оптическим усилителем, повышающим разрешающую способность микроскопа. В предлагаемой работе приведены результаты экспериментов по преодолению дифракционного предела в оптической микроскопии с помощью использования микролинз в обычном оптическом микроскопе. Перспективы использования оптических микроскопов с микролинзами заключаются в достижении новых возможностей для получения изображений бактерий, вирусов, ДНК и биомакромолекул с подробным изучением их структуры в реальном времени.
Показать АннотациюОптические свойства водных суспензий нанокомпозитных частиц на основе кремния с осажденными плазмонными металлами
Оптические свойства водных суспензий нанокомпозитных частиц на основе кремния с осажденными плазмонными металлами
А. В. Корнилова$^{1,2}$, В. Ю. Тимошенко$^{1,2}$
Численно решалась задача рассеяния света на диспергированных в воде сферических наночастицах кремния с диаметрами от 90 до 170 нм с осажденными на них наночастицами золота и серебра с диаметрами от 5 до 20 нм, в результате чего получены распределения электрических полей и спектры сечений поглощения и рассеяния света в диапазоне от 300 до 900 нм. Выявлены условия максимального роста напряженности электрического поля вследствие связанных резонансов рассеяния Ми в кремниевых наночастицах и локализованных плазмонов в металлических наночастицах. Установлено, что в нанокомпозиных наночастицах по сравнению со случаем аналогичных частиц чистого кремния или металлов происходит рост напряженности электрического поля и сечения поглощения света в видимой и ближней инфракрасной области спектра, в том числе, соответствующей максимальной области прозрачности биотканей. Полученные результаты могут быть использованы в биосенсорике и биофотонике.
Показать АннотациюКР-микроспектроскопия человеческого волоса: влияние ориентации образца
КР-микроспектроскопия человеческого волоса: влияние ориентации образца
Н. Н. Брандт, Е. И. Травкина
Несмотря на большое число работ по КР спектроскопии человеческого волоса, прослеживается недостаток информации о методике проведения экспериментов и достоверности получаемых данных. Существуют различные экспериментальные конфигурации, в которых образец располагается по-разному относительно возбуждающего излучения, а публикуемые спектральные данные отличаются друг от друга. Возникает вопрос о влиянии ориентации образца на измеряемые КР спектры. Мы проводим сравнение КР спектров человеческого волоса, измеренных при его горизонтальном (возбуждающее излучение перпендикулярно оси волоса) и вертикальном (возбуждающее излучение соосно с образцом) расположениях. Наряду с отличиями в спектрах, которые обоснованы молекулярными изменениями, были выявлены различия, связанные с поляризационной чувствительностью волоса. Для получения поперечных сечений волоса был разработан метод, основанный на заморозке образца в жидком азоте и не требующий использования микротомов и фиксирующих сред.
Показать АннотациюПравила отбора для рассеяния закрученных фотонов на спиральных средах
Правила отбора для рассеяния закрученных фотонов на спиральных средах
П. С. Королев
В настоящей работе исследуется механизм взаимодействия закрученных фотонов со спирально-симметричными диэлектриками. В рамках квантовой электродинамики в диспергерирующей среде решается задача рассеяния электромагнитной волны на спирально-симметричной пластинке. Рассматриваются высшие порядки теории возмущений по диэлектрической восприимчивости. Выявлены правила отбора для рассеянной волны. Показано, что среда передает фотону продольный импульс, а также дополнительную проекцию полного углового момента на ось спиральной симметрии среды. Показано, что правила отбора выполняются для всех порядков теории возмущений и, следовательно, верны в непертурбативном режиме, т.е. являются общим свойством рассеяния электромагнитных волн на пластине из спирально симметричной среды, погруженной в однородный изотропный прозрачный диэлектрик.
Показать АннотациюКинетика энергообмена между квантовой точкой и сферической наночастицей с плазмонной оболочкой
Кинетика энергообмена между квантовой точкой и сферической наночастицей с плазмонной оболочкой
Ф. Ю. Мушин, М. Г. Кучеренко, Т. М. Чмерева
Проведено теоретическое исследование динамики обмена энергией в двухуровневой системе, состоящей из сферической наночастицы с диэлектрическим ядром с металлической оболочкой и квантовой точки, находящейся в режиме слабого конфаймента. Определены геометрические параметры системы, при которых взаимодействие экситона Ванье-Мотта квантовой точки с электрическим полем локализованных плазмонов наночастицы становится сильным. Показано, что с увеличением интенсивности плазмон-экситонного взаимодействия, характер кинетики передачи энергии между компонентами системы меняется от апериодического затухания до затухающих колебаний.
Показать АннотациюВиртуальная лабораторная установка для изучения эффекта «квантового ластика».
Виртуальная лабораторная установка для изучения эффекта «квантового ластика».
А. И. Андрюнин
В настоящее время особое значение приобрели квантовые технологии – современные технологии, основанные на явлениях квантовой физики. Сейчас это одно из наиболее перспективных направлений науки и техники, относящееся к сквозным цифровым технологиям. Выпускники направлений «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Фотоника и оптоинформатика» должны получать базовые знания и навыки в этой перспективной области, поэтому в СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича ведется активная работа по внедрению в учебные планы дисциплин, относящихся к квантовым технологиям. Эти дисциплины предполагают обязательное наличие лабораторного практикума. В данной работе представлена виртуальная лабораторная установка для изучения эффекта квантового ластика, симулирующая интерференционный эксперимент, который демонстрирует влияние наблюдателя на поведение квантовых объектов.
Показать АннотациюОсобенности воздействия структурных дефектов на спектр электромагнитных возбуждений в массиве связанных микрорезонаторов, содержащих квантовые точки
Особенности воздействия структурных дефектов на спектр электромагнитных возбуждений в массиве связанных микрорезонаторов, содержащих квантовые точки
Ю. А. Паладян$^1$, В. В. Румянцев$^1$, С. А. Федоров$^1$
В связи с появлением оптоэлектронных устройств, использующих различные приложения современной фотоники, начиная от сбора света нанофотонными волноводами до квантовой обработки информации, особую актуальность приобретает изучение нанокристаллических фотонных структур. В настоящей работе представлены результаты исследований зависимости дисперсионных характеристик квазичастичных возбуждений в неидеальной одномерной (1D) решетке микропор, содержащих в одной из подрешеток квантовые точки, от концентрации дефектов структуры, связанных с вариацией положений микропор. Показано, что в результате наличия данных структурных дефектов в 1D двухподрешеточном массиве микропор можно добиться необходимого изменения энергетической структуры электромагнитных возбуждений и, следовательно, оптических свойств исследуемой системы, обусловленных перестройкой электромагнитного спектра. В рамках приближения виртуального кристалла выполнено численное моделирование зависимости дисперсионных характеристик квазичастиц (поляритонных возбуждений) в неидеальной двухподрешеточной цепочке туннельно связанных микропор (резонаторов) в случае наличия в одной из подрешеток цепочки, в качестве атомарной подсистемы, квантовых точек. Полученный в работе результат исследования зависимости эффективной массы электромагнитных возбуждений от концентрации структурных дефектов открывает возможность управления групповой скоростью данных элементарных возбуждений, а, следовательно, и скоростью передачи сигнала в соответствующем оптоэлектронном устройстве.
Показать АннотациюУсовершенствование характеристик синтезатора частоты в квантовом стандарте частоты на атомах цезия
Усовершенствование характеристик синтезатора частоты в квантовом стандарте частоты на атомах цезия
Е. В. Исупова$^1$, А. С. Будников$^1$, В. В. Давыдов$^{1,2,3}$, А. П. Валов$^2$, А. А. Петров$^4$
Квантовый стандарт частоты необходим для точного измерения частоты колебаний или генерирования колебаний со стабильной во времени частотой. Важным функциональным узлом в стандарте частоты на атомах цезия является синтезатор частоты. В работе представлена новая схема синтезатора частоты, основанная на методе прямого цифрового синтеза. Подробно рассмотрены достоинства и недостатки нового метода синтеза сигнала, указаны отличия этого метода от других. Приведено описание основных узлов новой схемы синтезатора. С помощью увеличения разрядности накапливающего сумматора добились уменьшения шага перестройки выходной частоты на несколько порядков. Сделан вывод о том, что данный метод удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к параметрам синтезаторов частоты.
Показать АннотациюИзучение зависимости механических потерь, вызванных электрическим полем в кремниевых дисковых резонаторах, от удельного сопротивления кремния.
Изучение зависимости механических потерь, вызванных электрическим полем в кремниевых дисковых резонаторах, от удельного сопротивления кремния.
Я. Ю. Клочков
В нескольких проектах будущих интерферометрических гравитационно-волновых детекторов в качестве материала пробных масс рассматривается монокристаллический кремний. Для регулировки положения пробных масс предлагается использовать электростатические актюаторы. Их электрическое поле приведёт к появлению дополнительных потерь и шумов в пробных массах, поскольку кремний обладает конечной проводимостью. Разработанная экспериментальная установка позволяет изучать эти потери на модели, состоящей из кремниевого дискового резонатора и расположенного рядом электрода в диапазоне температур 100-300~К. На основании зависимости удельного сопротивления кремния от температуры была построена зависимость вносимых электрическим полем механических потерь от удельного сопротивления кремния, которая удовлетворительно согласуется с теоретической моделью. Полученные результаты позволят рассчитать механические потери, возникающие из-за воздействия электростатического поля актюаторов на пробные массы, и соотвествующие шумы.
Показать Аннотацию