Том 23, № 3 (2023)

Обложка

Весь выпуск

Статьи

Синхронизация в сетях фазовых осцилляторов с топологиями связей «кольцо» и «малый мир» при различных видах зависимости частоты осциллятора от его положения в сети

Короновский А.А., Куровская М.К., Москаленко О.И.

Аннотация

Теоретически и численно рассмотрен общий случай установления/разрушения полностью синхронного состояния сетей фазовых осцилляторов с топологиями межэлементных связей типа «кольцо» и «малый мир», парциальные частоты узловых элементов которых распределены вдоль сети по произвольному закону. В качестве исследуемой системы была рассмотрена сеть осцилляторов Курамото, состоящая из 1000 узловых элементов. Было изучено влияние пространственной зависимости частоты осциллятора от его номера на границу возникновения полностью синхронного состояния сети фазовых осцилляторов и характер перехода к полностью синхронному режиму. Получено аналитическое выражение для критического значения параметра связи, соответствующего установлению полностью синхронного режима в рассматриваемой сети. Для иллюстрации результатов теоретического анализа и численного моделирования были использованы квадратичная и экспоненциальная зависимости парциальных частот осцилляторов от пространственной координаты, однако приведенный в настоящей работе подход справедлив для любой произвольной функции, интегрируемой на рассматриваемом пространственном интервале.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):198-208
pages 198-208 views

Оптическая спектроскопия нанопористых мембран на основе анодного оксида алюминия в газовом потоке аммиака

Михайлов И.Н., Никулин Ю.В., Волчков С.С., Васильков М.Ю., Малофеева Н.А., Кособудский И.Д., Ушаков Н.М.

Аннотация

Методом электрохимического анодирования получены мембраны в виде высокоупорядоченных наноструктур пористого анодного оксида алюминия (ПАОА) с настраиваемыми свойствами пор. Наноструктуры ПАОА готовили в электролите щавелевой кислоты при постоянном токе и электрохимическом потенциале 30–60 В. Готовые нанопористые мембраны были модифицированы тонкими плёнками серебра толщиной 1.8, 3.6 и 5.4 нм. Сканирующая электронная микроскопия поверхности мембран показала, что нанопористые мембраны имеют гексагонально расположенные и высокоупорядоченные массивы пор диаметром (30±4) нм. Оптические интерференционные спектры ПАОА регистрировались в диапазоне длин волн 300–900 нм. Оптические свойства нанопористых мембран со свободной и модифицированной серебром поверхностью менялись в зависимости от времени взаимодействия поверхности мембраны с газовым потоком аммиака, что приводило к изменениям интерференционной картины и, в свою очередь, к изменениям эффективной оптической толщины мембран. Обнаружены особенности влияния модифицированной серебром поверхности мембраны на форму и чувствительность оптического сигнала.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):209-220
pages 209-220 views

ИК спектры гидратированного CаSO4 в среднем инфракрасном диапазоне

Морозов А.В., Ольховатов Д.В., Шаповалов В.Л., Кочур А.Г., Явна В.А.

Аннотация

Статья посвящена исследованию влияния влажности образцов алебастра (строительного гипса) на форму их ИК спектров в диапазоне волновых чисел 500–4000 см−1. Для этого экспериментальными методами нарушенного полного внутреннего отражения исследованы ИК спектры дистиллированной воды и образцов алебастра с влажностью 0, 26, 106, 132, 159, 185 и 212% при температуре 23°С. Методами, базирующимися на использовании теории функционала плотности с обменно-корреляционным потенциалом XLYP, рассчитаны волновые числа и интенсивности компонентов ИК спектров кластеров CaSO4(H2O)n для 0 < n < 16. С помощью гауссовых кривых с ширинами, оцененными из эксперимента, определены формы полос валентных колебаний воды. При расчете структуры CaSO4(H2O)n выполнена оптимизация положений атомов в различных структурных модификациях кластеров. В качестве критерия выбора оптимальной структуры кластера служило минимальное значение полной энергии, а для кластеров с большим числом атомов этот критерий применялся к изначально выбранному изомеру. На основе результатов расчетов объяснены трансформации измеренных спектров (изменения волновых чисел и интенсивностей) при изменении влажности образцов. Сравнение экспериментальных и теоретических спектров в диапазоне волновых чисел 3500–3900 см−1 позволило отнести исследованный порошок алебастра к совокупности кластеров разного размера: 2(CaSO4(H2O)0.5), 2(CaSO4(H2O)0.5 + 0.5H), 4(CaSO4(H2O)0.5), включая и кластер кристаллического гипса: 2(CaSO4(H2O)2). Достигнутое согласие в положении и форме экспериментальных и теоретических полос воды в спектрах образцов разной влажности обосновывает адекватность теоретического описания гидратации CaSO4.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):221-237
pages 221-237 views

Влияние pH и ионной силы на фотолюминесценцию фракционированных по размеру квантовых точек AgInS2/ZnS

Пономарева Т.С., Оломская В.В., Новикова А.С., Горячева И.Ю.

Аннотация

Маркировка клеток флуоресцентными молекулами представляется одним из ключевых методов клеточной биологии, который продолжает развиваться с появлением новых флуоресцентных зондов, обладающих уникальными свойствами. Тройные квантовые точки состава AgInS2/ZnS занимают особое положение по сравнению с другими флуоресцентными молекулами благодаря регулируемой по размеру фотолюминесценции в сочетании с широкополосным возбуждением и большим временем жизни излучения. Для применения квантовых точек состава AgInS2/ZnS в качестве флуоресцентного зонда в in vitro приложениях они должны обладать низкой физиологической токсичностью и хорошей стабильностью в физиологическом диапазоне pH. Поэтому целью работы является оценка изменения фотолюминесцентных свойств квантовых точек AgInS2/ZnS при изменении pH среды и ионной силы. Тройные фотолюминесцентные квантовые точки AgInS2/ZnS, стабилизированные в воде тиогликолевой кислотой, были получены прямым синтезом. Размерноселективное осаждение позволило выделить из исходного ансамбля 11 фракций квантовых точек AgInS2/ZnS, проявляющих заметно различные оптические свойства. Исследовано влияние рН и ионных сил на фотолюминесцентные свойства фракций квантовых точек AgInS2/ZnS. Если в сильнокислой и основной средах наблюдались резкие изменения, то в диапазоне рН и ионной силы, соответствующих биологическим жидкостям, существенного влияния на фотолюминесцентные свойства всех фракций квантовых точек не наблюдалось. Это свидетельствует о возможности использования данных нанообъектов в качестве флуоресцентных зондов в различных биоприложениях.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):238-244
pages 238-244 views

Композитные гидрогелевые материалы на основе геллановой камеди и частиц ватерита CaCO3

Савельева М.С., Демина П.А.

Аннотация

Гидрогели представляют собой трехмерные полимерные связанные структуры, содержащие большое количество воды. Материалы на основе гидрогелей широко используются для тканевой инженерии. Однако низкая степень минерализации, слабые биомеханические свойства и слабая способность образовывать связь с костной тканью делают гидрогели непригодными для применения в качестве имплантов для регенерации костей. В настоящее время активно разрабатываются подходы к повышению биологической активности гидрогелей и их способности к минерализации. В данном исследовании описывается эффективный метод минерализации гидрогелей, основанном на синтезе карбоната кальция в гидрогелевой матрице при обработке ультразвуком. Были сформированы гидрогели на основе геллановой камеди с микрочастицами CaCO3 в полиморфной модификации ватерита, равномерно распределенными в матрице гидрогеля. Содержание CaCO3 в гидрогеле возможно контролировать количеством процедур при обработке ультразвуком. Таким образом, предложенная стратегия минерализации гидрогеля позволяет создавать функциональные композиционные материалы, перспективные для применения в инженерии костной ткани. 
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):245-253
pages 245-253 views

Характеристики индуцированного излучения в условиях действия на графен коротких высокочастотных импульсов

Панферов А.Д., Новиков Н.А.

Аннотация

Нелинейные эффекты генерации высших гармоник в различных материалах предоставляют новые инструменты для исследования сверхбыстрой динамики электронов и открывают возможный путь создания когерентных источников света в недоступных в настоящее время частотных диапазонах. Графен рассматривается как один из наиболее перспективных материалов в этой области. Для описания нелинейных процессов в нем необходимо уметь воспроизводить изменение заселенности электронных состояний в зоне проводимости в условиях действия интенсивного внешнего электрического поля и наблюдаемые при этом эффекты. Работа посвящена демонстрации применимости в этих целях метода квантового кинетического уравнения на примере моделирования наблюдаемых эффектов действия на монослой графена короткого инфракрасного импульса и сопоставления результатов с экспериментальными данными. Представляемые результаты получены в приближении безмассовых фермионов с использованием прототипа программного решения, обеспечивающего точное воспроизведение отклика электронной подсистемы материала на внешнее импульсное воздействие с большим диапазоном частот, длительностей и напряженности поля.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):254-264
pages 254-264 views

«Ах, что такое движется там по реке…». К 95-летию VI съезда Российской ассоциации физиков

Аникин В.М., Чурочкин Д.В., Чурочкина С.В.

Аннотация

В августе 1928 г. в СССР состоялся VI съезд Российской ассоциации физиков с широким международным участием. Съезд отличался: квалифицированным составом участников (в нем приняли участие 6 будущих лауреатов Нобелевской премии и до 30 будущих членов Академии наук СССР); широкой государственной поддержкой; необычным передвижным форматом – проведя пленарные заседания в Московском университете, съезд, названный в зарубежной печати Volga Congress, продолжил свою работу на пароходе «Алексей Рыков» и в волжских университетских городах (Нижний Новгород, Казань, Саратов). Материалы съезда в наши дни рассматривают как определенный срез достижений мировой физики конца 1920-х годов. Цель статьи – дополнить опубликованные материалы об истории съезда анализом информации, отражающей события на съезде и вокруг него и содержащейся в отечественной центральной и региональной периодике августа 1928 г., а также в воспоминаниях участников событий тех дней. Привлеченные материалы свидетельствуют о понимании властями, ученым и преподавательским сообществом, студентами всей значимости и незаурядности физического съезда 1928 г., последнего съезда в истории Российской ассоциации физиков.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):265-280
pages 265-280 views

Усанов Дмитрий Александрович – организатор науки и образования, выдающийся советский и российский учёный и изобретатель

Скрипаль А.В.

Аннотация

Деятельность профессора Дмитрия Александровича Усанова, заслуженного деятеля науки РФ, заслуженного изобретателя РФ, в Саратовском государственном университете (СГУ) была многогранной, отличалась высоким профессионализмом, редким гармоничным сочетанием научных достижений и выстроенных на этой основе актуальных прикладных решений. К его заслугам относится организационная деятельность, направленная на развитие и поддержку научно-исследовательской работы в СГУ на мировом уровне, что явилось важнейшим козырем при завоевании Саратовским университетом статуса Национального исследовательского университета, развитие кафедры физики твёрдого тела, обеспечивающей подготовку специалистов по направлению бакалавриата и магистратуры «Электроника и наноэлектроника», кадров высшей квалификации по специальности «Электронная компонентная база микро- и наноэлектроники, квантовых устройств», а также поддержка функционирования сети диссертационных советов в СГУ и издания нескольких серий журналов «Известия Саратовского университета», определение политики и качества публикаций в журнале «Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика», 30-летнее руководство диссертационным советом по нескольким физико-математическим научным направлениям, организация глубокой по содержанию воспитательной работы в области сохранения исторической памяти и патриотизма, методическая деятельность, направленная на повышение качества образования и научных исследований. Вехи жизненного пути Д. А. Усанова в целостном виде отражены в статье на основе анализа его разноплановой и масштабной деятельности, составления библиографии его главных научных, методических и просветительских трудов. В статье формируется интегральное представление о деятельности выдающегося ученого, изобретателя, педагога, воспитателя молодежи.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2023;23(3):281-289
pages 281-289 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах