В настоящем обзоре представлены результаты выполненных в ИАП РАН исследований, направленных на дальнейшее развитие лазерных методов количественного поляризационно-оптического анализа конденсированных сред. Основное внимание уделено исследованиям поляризационно-оптических характеристик магнитных наножидкостей в широком диапазоне концентраций. Экспериментальные данные, полученные для наножидкостей на основе магнетита в керосине, показывают, что развиваемые подходы и их экспериментальная реализация способны обеспечить очень высокую чувствительность, позволяющую выполнять эксперименты с магнитными наножидкостями при весьма значительном их разбавлении. Самое сильное разбавление, при котором поляризационные отклики были надежно зарегистрированы, соответствует концентрации твердой (магнитной) фазы 10^—6. Полученные данные указывают также на единый процесс образования магнитооптических откликов в исследованном диапазоне концентраций.
В теоретической части обзора описаны сравнительные исследования поляризационных характеристик разбавленных магнитных наножидкостей и ансамблей точечных рассеивателей. Для описания взаимодействия лазерного излучения с резонансными ансамблями развит микроскопический подход, основанный на решении уравнения Шредингера для объединенной системы, состоящей из атомов ансамбля и электромагнитного излучения. Этот подход применен для анализа характера рассеяния света ансамблями примесных центров, имплантированных в тонкие пленки диэлектрика. Установлено, что по статистическому критерию Стъюдента подтверждается гипотеза о подобии поляризационных откликов магнитных наножидкостей при уменьшении концентрации магнитной фазы на несколько порядков. По критерию Фишера, вычисленные коэффициенты регрессии статистически значимы, а ошибки регрессии минимальны для полиномов 4-й степени. Описана аппроксимация магнитооптических откликов аналитическими зависимостями, полученными на основе модели ориентационной упорядоченности магнитных частиц во внешнем магнитном поле. Аналитическая аппроксимация выполнена методом наименьших квадратов путем вариации двух безразмерных параметров, один из которых пропорционален объемной концентрации магнитных наночастиц и не зависит от поля, а второй пропорционален энергии взаимодействия частиц с внешним магнитным полем и не зависит от концентрации. Полученные в процессе аппроксимации данные указывают на правильный выбор физической модели и следующей из нее аппроксимирующей (аналитической) зависимости. При этом найденные значения безразмерных параметров дают численные значения соотношений между физическими параметрами исследуемой магнитной системы и их взаимосвязи с наблюдаемыми поляризационными откликами.
Развиваемые в рассмотренных работах прецизионные методы лазерного поляризационно-оптического анализа совместно с выполненным статистическим анализом полученных данных составляют основу поляризационно-оптической нанодиагностики (количественной характеризации) магнитных наножидкостей. Предлагаемые подходы позволяют также сравнивать поляризационные магнитооптические характеристики систем различной природы и состава. Это открывает перспективы более широкого, информационного подхода к дальнейшему развитию и применению высокочувствительных лазерных методов поляризационно-оптического анализа для сравнительных исследований магнитных наножидкостей и других упорядоченных веществ, материалов и систем.

 
Кл. сл.: лазер, поляризационно-оптический анализ, магнитные наножидкости, оптоэлектроника, магнитооптика, проверка статистических гипотез, лазерная поляризационно-оптическая нанодиагностика

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Фофанов Я.А., Соколов И.М., Манойлов В.В., Заруцкий И.В., Бардин Б.В. )
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
(Соколов И.М., Плешаков И.В., Курапцев А.С.)
Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Санкт-Петербург (Плешаков И.В.)
Контакты: Фофанов Яков Андреевич, yakinvest@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 30.04.2019

В последние два десятилетия ведется поиск новых конструкций микроустройств, в том числе для получения микросфер диаметром от 30 до 600 мкм. В работе показано, что основным материалом для конструирования чипов микрофлюидных устройств является полидиметилсилоксан, это задает выбор мономеров, на основе которых могут быть получены микросферы, а также описаны основные преимущества и недостатки полидиметилсилоксана. Продемонстрирована возможность создания микрофлюидного устройства на основе латунного чипа с разной геометрией каналов (угол 180° и 120°). Рассмотрены закономерности работы такого чипа и выявлены условия, позволяющие получать стабильные сферические капли эмульсии циклогексан/вода размером 250 мкм при варьировании природы и концентрации поверхностно-активных веществ.

 
Кл. сл.: микрофлюидное устройство, латунный чип, эмульсии масло/вода, сферические микрокапсулы

Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург (Шевченко Н.Н.)
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)
(Абиев Р.Ш., Светлов С.Д., Ануфриев А.В., Прокофьева Ю.П.)
Институт химии силикатов РАН, Санкт-Петербург (Абиев Р.Ш.)
Санкт-Петербургский государственный университет, Химический факультет
(Байгильдин В.А.)
Контакты: Шевченко Наталья Николаевна, natali.shevchenko29@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 25.06.2019

Рассматриваются вопросы диссипации и баланса мощности в стационарном электроосмотическом процессе в цилиндрическом капилляре, заполненном жидкостью, к которой приложены электроды с постоянной разностью потенциалов. Изучаются процессы диссипации под влиянием вязкого трения и выделения джоулева тепла. Получены простые, достаточно точные выражения, позволяющие легко оценить влияние параметров процесса на диссипацию энергии. Проведенный анализ позволит оптимизировать конструкцию электрокинетического преобразователя нового типа, основанную на применении электроосмоса и изложенную в предыдущих публикациях автора, частично указанных в данной работе.

 
Кл. сл.: электрокинетические явления, электроосмос, диссипативная функция, вязкое трение, джоулево тепло, баланс энергии, перенапряжение

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 26.03.2019

В ряде применений интерферометра Майкельсона, в частности при его использовании в широкополосном по спектру излучении, высокий контраст полос возможен при точно вырáвненных оптических длинах его плеч. В настоящей работе экспериментально продемонстрирована методика уменьшения разности длин плеч до уровня в несколько микрон, состоящая в последовательном применении нескольких источников излучения с различной длиной когерентности. Обсуждается возможность применения интерферометра Майкельсона в качестве составного резонаторного зеркала с управляемым коэффициентом отражения для генерации ультракоротких лазерных импульсов.

 
Кл. сл.: интерферометр Майкельсона, разность оптических длин плеч, интерферограмма, ширина спектра излучения

ФГАНУ "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики", Санкт-Петербург
Контакты: Горячкин Дмитрий Алексеевич, d.goryachkin@rtc.ru

 
Материал поступил в редакцию 15.07.2019

В работе рассматривается баланс энергии в электроакустическом преобразователе нового типа, приводятся выражения мощности для мгновенных и средних за период колебаний значений токов проводимости и смещения. Показывается, что единственным источником энергии в рассматриваемом электроакустическом преобразовании является ток проводимости с отличной от нуля средней мощностью. Делается достаточно тривиальный вывод об обязательным наличии ионов в рабочей жидкости электроакустического преобразователя. Показывается, что усредненная мощность тока смещения в указанном преобразователе близка или равна нулю. Это происходит либо вследствие выполнения условий применимости уравнений электрогидродинамики, либо из-за разности фаз колебаний плотности тока смещения и вектора электрической напряженности, либо по обеим причинам одновременно. Полученные результаты могут быть востребованы при проектировании излучателей нового типа.

 
Кл. сл.: электроосмотический акустический преобразователь, удельная электропроводность среды, электрогидродинамическая система уравнений, мощность тока проводимости, мощность тока смещения

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 8.07.2019

В настоящей работе представлен анализ погрешностей интегрирования хроматографических пиков в случае применения линейных методов сглаживания сигнала с неотрицательными весами в случае аддитивного некоррелированного шума. Показано, что существует оптимальный линейный фильтр, при котором минимизируется относительная погрешность высоты и площади пика. В случае гауссова пика и гауссова фильтра оптимальные результаты сглаживания получаются в случае, когда ширина гауссианы фильтра равна ширине гауссианы исходного пика вне зависимости от величины шума.

 
Кл. сл.: сглаживание, фильтрация шумов, оптимальный фильтр, линейный фильтр

ООО "Амперсенд", Москва
Контакты: Каламбет Юрий Анатольевич, kalambet@ampersand.ru

 
Материал поступил в редакцию 8.05.2019

Проведен вебометрический анализ журналов Nature и Science за 2001—2017 гг. По каждому году выбраны 10 наиболее цитируемых статей. Число ссылок определялось по Web of Science и Google Scholar. Было установлено, что из 170 статей не менее 85 имеют прямое отношение к аналитическому приборостроению. Формальным критерием выбора было наличие в статье упоминания какого-либо аналитического прибора (например, секвенатора). Также была проанализирована динамика цитирования статей и предложена легко интерпретируемая математическая модель процесса цитирования.

 
Кл. сл.: вебометрический анализ, высокоцитируемые публикации, аналитическое приборостроение, динамика цитирования, математическая модель, число ссылок

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Буляница Антон Леонидович, antbulyan@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 20.05.2019

С 85-летием поздравляют юбиляра, Лидию Николаевну Галль, коллеги и дирекция ИАП РАН, многочисленные ученики и последователи, все, кто имел и имеет счастливую возможность личного с ней общения, чтения ее трудов, обсуждения ее научных выступлений, использования ее разработок и приборов

 
Материал поступил в редакцию 08.08.2019