Ускорение диполь-дипольного переноса в паре эозин-метиленовый голубой в присутствии плазмонного поля поляризованной серебряной наночастицы Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

3. Станкевич И.В. Математическое моделирование температурного состояния пространственных стержневых конструкций. Нестационарные и нелинейные задачи // Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 8. URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/technic/894.html.

4. Денисов О.В., Калинин Д.Ю., Резник С.В. Моделирование температурного состояния элементов композитных стержневых космических конструкций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение. 2008. - Спец. выпуск. - С.183-192.

5. Мешковский В.Е. Тепловой режим ферменного рефлектора трансформируемой крупногабаритной космической антенны. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 7. URL: http: //engj ournal .ru/catalog/machin/rocket/852.html.

© И.В. Станкевич, 2016

УДК 535.372

Цибульникова Анная Владимировна, старший преподаватель

ФГБОУ ВПО КГТУ, Калининград, РФ Брюханов Валерий Вениаминович, доктор физ.-мат. наук, профессор БФУ им.И.Канта, Калининград, РФ Email: [email protected]

Работа выполнена в рамках Госзадания Минобрнауки № 3.809.2014/K.

УСКОРЕНИЕ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНОГО ПЕРЕНОСА В ПАРЕ ЭОЗИН-МЕТИЛЕНОВЫЙ ГОЛУБОЙ В ПРИСУТСТВИИ ПЛАЗМОННОГО ПОЛЯ ПОЛЯРИЗОВАННОЙ СЕРЕБРЯНОЙ

НАНОЧАСТИЦЫ

Ученые всего мира занимаются исследованием процессов взаимодействия наночастиц благородных металлов с молекулярными и биологическими объектами с целью применения полученных знаний в практических науках [1, с. 610, 2, с. 320]. В силу того, что генерируемые в наночастицах плазмонные колебания могут усиливать процессы переноса энергии в молекулярных системах, возникает возможность управлять процессами взаимодействия в присутствии плазмонной энергии, внедряя наночастицы различных форм и размеров в рассматриваемые среды. Известно, что наночастицы хорошо взаимодействуют с люминофорами, которые в настоящее время широко используются в области клинической медицины в качестве наномаркеров для выявления недоброкачестенных клеток. Таким образом, в связи с развитием нанотехнологий и применением их в различных сферах человеческой деятельности возникла необходимость в исследовании свойств и возможностей нанообъектов, а также механизмов взаимодействия происходящих между нанообъектами и другими структурами.

В данной работе проведена теоретическая оценка влияния абляционных наночастиц (НЧ) серебра на процессы ускорения межмолекулярного диполь-дипольного (d-d) переноса энергии в донорно-акцепторной (D-A) паре эозин-метиленовый голубой в полимерной пленке.

Ускорение d-d переноса в парах люминофоров в результате взаимодействия с поверхностными плазмонами наночастиц металлов в последние годы успешно рассматривается научной школой профессора Кучеренко М.Г. [3, с .128], однако, в нашей работе будут представлены результаты расчетов для системы НЧ-донор-акцептор в пленках поливинилового спирта с учетом экспериментально измеренной комплексной функции диэлектрической проницаемости серебра е(ю).

Используемые в настоящем исследовании наночастицы были получены методом лазерной абляции серебряной пластины в жидкость, по методике, описанной нами в работе [4, с.517]. Размеры полученных абляционных НЧ серебра исследовали на фотокорреляционной установке Photocor - Complex. Радиус

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

серебряных наночастиц составлял R~ 30 нм. Пленки с красителем и НЧ готовили на основе поливинилового спирта [4, c.517]. Толщина пленок составляла ~ 30 мкм. О хаотическом распределении НЧ Ag можно судить по фотоснимкам пленок с люминофорами и НЧ Ag, (см. рисунок 1) сделанными на люминесцентном микроскопе фирмы Olympus с люминесцентным модулем. Из рисунка видно, что в пленке образуются кластеры НЧ микронных размеров.

Рисунок 1 - Изображение пленки ПВС с эозином и абляционными наночастицами серебра в проходящем свете при увеличении 100х

В случае, когда перенос энергии осуществляется вблизи металлической наночастицы, переноса может быть найдена по следующей формуле [3, с.129]:

UDA (R, zD, zA, aDA, 0) =

9c4 /(QmA )

8nnA TD

da

rDAR

V rDrA ,

ja(a) Fd (a)ßa(a)d

+ uf (rda , qda

) ,

скорость

(1)

где

a(a) = y

'DA1

r r

V 'd'a у

16 cos2 0 Z2(^da )

У 2(a)

cos 0

x(ßda )

У1(а) =

si(a) -s2

sx (a) + 2s

(2)

y2 (a) = 2Re

S1(a) S2 S (a) + 2s 2

Второй член слагаемого в выражении (1) представляет константу скорости диполь-дипольного безызлучательного переноса электронной энергии D-A по-Ферстеру:

Uf (R, Q da ) =

9е 4 Z2(Qda ) 8^nATD D

i FD (a)^A (a) daa

J a

(3)

Таким образом, математическое моделирование плазмонного усиления диполь-дипольного переноса в паре D-A сводится к вычислению дополнительного члена, который описывает вероятность переноса по-Ферстеру, обусловленного поляризацией наночастицы полем диполя донора.

Определенные экспериментально методом эллипсометрии спектральные функции действительной и мнимой части диэлектрической проницаемости матовой серебряной поверхности [5, с.148], позволили численно оценить величину вклада плазмонной энергии в константу скорости переноса энергии от донора к акцептору. Представляло интерес исследовать зависимость константы скорости переноса от расстояния до НЧ. Рассмотрим несколько случаев возможного расположения D-A пары вблизи серебряной наночастицы (см. рисунок 2). Расстояние между донором и акцептором соблюдалось согласно расчетным данным 8нм в обоих случаях, а при выбранных концентрациях донора и акцептора (Сэ = 9,35-10-3 М, Смг = 1,06-10-3 М) расстояние от поверхности D и A до НЧ должно составлять > 8 нм.

3

2

а)

б)

Рисунок 2 - Расположение донорно-акцепторной пары вблизи серебряной наночастицы

Согласно проведенным расчетам максимальная константа скорости диполь-дипольного переноса в присутствии НЧ серебра при расстояниях 8 нм от молекул красителя до поверхности наночастицы составляет Ибд = 1,66-1014 с-1, что на 6 порядков превышает константу скорости переноса в отсутствии плазмонной энергии и = 2,4 108 с-1. Минимальное значение константы скорости Ибд = 2,5 108 с-1 соответствует расстоянию 25 нм от молекул красителя до поверхности наночастицы. В случае, когда молекулы донорно-акцепторной пары находятся на одинаковом расстоянии от НЧ (см. рисунок 2а), величина константы скорости безызлучательного переноса убывает по экспоненциальному закону (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Зависимость Ьп(Ивл) от расстояния между Б-Л парой и НЧ

По полученным расчетам, плазмонная волна, распространяющаяся от наночастицы, окончательно затухает на расстоянии г = 26 нм до молекулы донора и акцептора, которые находятся на равном расстоянии от НЧ.

Рассмотрим случай, когда компоненты пары находятся на разных расстояниях от НЧ (см. рисунок 2б). Предположим, что молекула акцептора располагается дальше от наночастицы чем донор, но расстояние между молекулами донора и акцептора соблюдается равным гбл = 8 нм, угол а будем варьировать в интервале 0°..90°. В таблице 1 указаны значения константы скорости переноса энергии в паре при различных расстояниях и углах а.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

Таблица 1

Константы скорости переноса энергии в паре (Uda) при различных расстояниях от акцептора до НЧ (га) и

углах между диполями донора и акцептора (а)

го = 8 нм а, ° ГА, НМ Uda, с-1

0° 8,83 9,21013

30° 12,57 1,111013

45° 13,95 5,921012

60° 15,67 2,951012

90° 16 2,61012

го = 10 нм 0° 9,1 21013

30° 14,55 1,21 1012

45° 15,94 71011

60° 16,8 5,1110й

90° 18 3,3810й

го = 12 нм 0° 12,2 1,941012

30° 15 3,3810й

45° 17,26 1,4610й

60° 18 1,1410й

90° 20 6,081010

Из таблицы 1 видно, что вклад плазмонной энергии в константу d-d переноса уменьшается с ростом угла а, а, следовательно, и с расстоянием от молекулы акцептора до поверхности наночастицы.

Максимальная константа Uda = 9,21013 с-1 соответствует следующим параметрам расположения системы: а = 0°, td = 8 нм, га= 8,83 нм. Минимальная константа Uda = 3,4-108 с-1 соответствует а = 0°, td = 24 нм, га = 24,58 нм. На рисунке 4 представлена дистанционная зависимость константы скорости переноса энергии в паре для различных углов а.

Рисунок 4 - Зависимость константы скорости переноса энергии от расстояния между Б-Л парой и наночастицей при различных углах между диполями донора и акцептора в полулогарифмическом масштабе

Приведем сравнительные результаты расчетов и экспериментальных данных. Среднее расстояние между молекулами эозина и метиленового голубого при выбранных концентрациях составляло tda ~ 80 А, а среднее расстояние между АНЧ в пленке ПВС при концентрации N = 1,9-1015 л-1 было равным L = 0,8 мкм. Экспериментально полученная константа скорости d-d переноса в отсутствие НЧ составляет величину Uda = 2,4-108 с-1, а при наличии НЧ в ПВС Uda ~ 3,4-108 с-1 - больше в 1,2 раза. Таким образом, при данных концентрациях в эксперименте НЧ серебра усиление до величины Uda= 9,2-1013 с-1 не достигнуто, поскольку не получено расстояние до НЧ, равное ~ 8 нм. По-видимому, только малое количество пар Д-А оказалось

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №1/2016 ISSN 2410-700Х_

вблизи абляционных НЧ, о чем свидетельствует фотография 1, представляющая микроскопическое распределение НЧ в пленке ПВС.

Список использованной литературы:

1. Дударь С. С. Сенсибилизация флуоресценции молекул красителей в наночастицах из комплексов металлов / С. С. Дударь, Е. Б. Свешникова, В. Л. Ермолаев // Оптика и спектроскопия. - 2010. - Т. 109. - №. 4. - С. 605 - 617.

2. Sarid D., Challener W. Modern introduction to surface plasmons: theory, mathematica modeling and applications. N. Y.: Cambridge University Press, 2010. 371 p.

3. Кислов Д.А. Ускоренный режим безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения между молекулами вблизи проводящих тел/ Д.А. Кислов, М.Г. Кучеренко, Т.М. Чмерева // Вестник ОГУ. - 2011. -№4. - С.128-135.

4. Брюханов В.В. Влияние наночастиц серебра на динамику синглет-синглетного переноса энергии люминофоров в тонких пленках поливинилового спирта/ В.В. Брюханов, А.В. Цибульникова, И.Г. Самусев, В.А. Слежкин // Журнал прикладной спектроскопии. - 2014. - Т. 81. - №4. - С.516-522.

5. Цибульникова, А. В. Особенности функций диэлектрической проницаемости серебра и золота в различных средах/ А. В. Цибульникова, В. В. Брюханов, В. А. Слежкин // XI Международная научно-практическая конференция «Современные концепции научных исследований» 27-28 февраля, М. - 2015. - № 2. - С.146. -149.

© А.В. Цибульникова, В.В.Брюханов, 2016

УДК 330.322:69 (470.620)

Шевцов Владимир Викторович

д.э.н., профессор, [email protected]

Гладкий Сергей Владимирович

магистрант, [email protected] Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар, РФ

ИНВЕСТИЦИОННАЯ ПОЛИТИКА В АГРАРНОМ СЕКТОРЕ ЭКОНОМИКИ В УСЛОВИЯХ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ

Аннотация

В статье рассматривается проблема повышения устойчивости сельскохозяйственных предприятий в условиях импортозамещения. Проведенный в ходе научного исследования сельскохозяйственного предприятия Кубани анализ, позволил выявить и обосновать экономическую целесообразность, в условиях импортозамещения, инвестиций в развитие собственной переработки в хозяйствах, занятых производством сельскохозяйственного сырья.

Ключевые слова

Эффективность, инвестиции, молочная продукция, импортозамещение, переработка сырья,

инвестиционная политика

Анализ эффективности инвестиционной деятельности аграрного предприятия является неотъемлемой частью комплексного экономического анализа его хозяйственной деятельности и позволяет определить наиболее эффективные варианты интенсивного развития производства. В нынешних условиях импортозамещения, имеется объективная необходимость поиска путей совершенствования инвестиционной политики в аграрном секторе[3]. Это обусловлено тем, что основные задачи развития аграрной экономики решаются с помощью инвестиций - от создания новых объектов предпринимательской деятельности - до