авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Сервис виртуальных конференций Pax Grid

ИП Синяев Дмитрий Николаевич

На стыке наук.

Физико-химическая серия.

II Международная научная

Интернет-конференция

Казань, 28 января 2014 года

Материалы конференции

В двух томах

Том 1

Казань

ИП Синяев Д. Н.

2014

УДК 519[53/54+57+60](082)

ББК 22.16(2)

Н12 Н12 Н а с т ы к е н а у к. Ф и з и к о - х и м и ч е с к а я с е р и я. [ Т е к с т ] : I I Международная научная Интернет-конференция : материалы конф.

(Казань, 28 января 2014 г.) : в 2 т. / Сервис виртуальных конференций Pax Grid ;

сост. Синяев Д. Н. - Казань : ИП Синяев Д.

Н., 2014.- Т. 1. - 207 с.- ISBN получается.

ISBN: получается Сборник составлен по материалам, представленным участниками II международной научной Интернет-конференции: "На стыке наук.Физико-химическая серия". Конференция прошла 28 января 2014 года.

Издание освещает вопросы моделирования классической и квантовомеханической молекулярной динамики, построения модели и методы обработки сигналов и шумов в сложных (живых и неживых) системах, а так же методы исследования физико-химических свойств молекул. В сборнике представлены работы по кристаллографии, биофизики, физике полимеров и медицинской химии. Книга рассчитана на преподавателей, научных работников, аспирантов, учащихся соответствующих специальностей.

УДК 544(082) ББК 22.36(2) Материалы представлены в авторской редакции ISBN получается (т.1) © Система виртуальных конференций Pax Grid, ISBN получается © ИП Синяев Д. Н., © Авторы, указанные в содержании, Секции конференции Физико-химическое моделирование q Модели и методы обработки сигналов и шумов в сложных (живых и q неживых) системах Моделирование классической и квантовомеханической молекулярной q динамики Методы исследования физико-химических свойств молекул q Межмолекулярные взаимодействия q Кристаллография q Физика полимеров q Биофизика q Физическая химия q Химия изотопов q Медицинская химия q ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ ИОНОВ МЕДИ (II) С НЕКОТОРЫМИ ЛЕКАРСТВЕННЫМИ ФОРМАМИ Агишева А.А., Имангалиева Б.С.

Актюбинский региональный государственный университет им К. Жубанова Уникальный код статьи: 52d998a2e1c2a Для проведения экспериментов использовали следующие лекарственные формы: оксамп-натрий (ОАО «Синтез», г. Курган), тригидрат ампициллина, цефтриаксон (ОАО «Красфарма», Россия), стрептомицин КМП (ОАО «Киевмедпрепарат»). Предварительные испытания по комплексообразованию с ампициллином, оксампом, цефазолином, цефтриаксоном и стрептомицином в нейтральных средах показали высокую скорость гидролиза образующихся комплексов в условиях избытка ионов меди (II). В данной работе методами потенциометрического титрования и спектрофотомерии в видимой области было изучено комплексообразование ионов меди с указанными препаратами в кислой среде [1]. Оценка ионных форм, участвующих в комплексообразовании с ионами меди, проводилась на иономере И- МИ. На спектрофотометре КФК-3КМ использовались кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 1см.





При сравнении кривых титрования кислых растворов лекарственных препаратов без и в присутствии солей меди во всех случаях имеются значительные расхождения между количеством потраченного на титрование лиганда раствора щелочи и рассчитанным его количеством.

Некоторое количество соляной кислоты из системы «исчезает». Данное явление мы связываем с образованием протонированных форм препаратов в сильнокислой среде за счет его аминогрупп. Анализ результатов расчета количества прочно связывающихся с лекарственным веществом протонов, влияющих на показатели титрования, на одну его молекулу приведены в таблице 1. Как видно, наиболее сильные донорно-акцепторные связи образуют атомы азота в sp3-гибридизации. Их количество и определяет протонированные формы лигандов, сохраняющиеся и при титровании растворов. Именно с этими формами следует ожидать комплексообразования ионов меди (II) в кислых средах.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Таблица 1. Протонированные формы антибиотиков Ампициллин Оксамп (Oks) Цефтриаксон Стрептомицин Антибиотик (Amp) С16Н19 С16Н19N3O4S + (CTr) C18H18N (Str)C21H39N7O N3O4S C19H19N3O5S O7S Число атомов 3 3/3 8 азота в молекуле = N, (sp2) 0 0/1 3 N, (sp3) 3 3/2 5 Число связанных 2,99 2,5 4,89 5, протонов Протонированная Н3Amp Н3Oks Н5CTr Н5Str5+ 3+ 3+ 5+ форма Н2Oks2+ Сравнение кривых титрования препаратов с кривыми титрования их смесей с солью меди приводит к закономерным выводам только в случае ампициллина. Смесь ампициллина с медью более «кислая», поскольку при комплексообразовании должны высвобождаться протоны водорода.

В случае цефтриаксона и стрептомицина наблюдается обратное явление, которое мы связываем с усиливающимся гидролизом и разложением самого препарата, поскольку при рН2-3 во всех рассматриваемых системах идут необратимые изменения, с течением времени приводящие к коагуляции и седиментации продуктов разложения.

Таким образом, молекулы и анионы лекарственных форм в кислых средах находятся в виде достаточно прочных протонированных форм.

Атомы азота оказываются неспособными к донорным взаимодействиям с ионами меди. В этих условиях донорных свойств можно ожидать от их атомов кислорода.

Визуально при снижении кислотности среды наблюдалось изменение окраски растворов от бледно-зеленого до насыщенного красивого изумрудно-зеленого цвета (рН 3-4). При дальнейшем снижении кислотности среды растворы становились мутными, появлялись оседающие хлопья изумрудного цвета, с течением времени переходившими в желто-коричневые и красно-коричневые осадки.

Бледно-зеленые кислые растворы мы относим к монолигандным комплексам меди, в которых координация осуществляется за счет атомов кислорода карбоксильной группы и, возможно, –лактамного кольца, поскольку более предпочтительные доноры электронных пар аминогруппы - в сильнокислой среде находятся в протонированной форме и не могут участвовать в координации. При снижении кислотности среды, вероятно, аминогруппы лишаются протонов и все больше вовлекаются в комплексообразование, о чем косвенно На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

свидетельствует визуальное насыщение цвета растворов. Однако в условиях избытка ионов меди (II) при рН4 комплексы подвергаются гидролизу и разлагаются с образованием осадков (основных карбонатов, оксидов меди).

Подтверждением приведенного механизма являются результаты спектрофотометрических исследований. В условиях эксперимента максимум поглощения акваионов меди соответствует 800 нм. Анализ спектров поглощения растворов лекарственных форм с солью меди свидетельствует о наличии батохромного сдвига указанного максимума и увеличении коэффициента экстинкции. макс (ампициллин+ионы меди) = 820 нм. макс (оксамп+ионы меди) = 840 нм. макс (цефтриаксон+ионы меди) = 840 нм. Положение максимума поглощения доказывает факт координации иона меди (II) с лигандом через атомы кислорода. Сдвиг максимума в длинноволновую область говорит о большей свободе межуровневых переходов предоставляемых атомом (атомами) кислорода электронных пар, что свидетельствует о принадлежности координированных атомов кислорода более крупной структуре, чем молекулы воды [2].

При увеличении рН среды максимум при 840 нм постепенно снижается, и при рН2 кривая на этом участке практически повторяет кривую поглощения акваионов меди. Поэтому максимум при 840 нм мы относим к координированному атому кислорода карбоксильной группы.

Вместе с тем при длинах волн 720-740 нм в спектре поглощения можно заметить плечо, возможно, соответствующее координации атома кислорода -лактамного кольца. Кроме того, в коротковолновой области спектра наблюдается уширение полосы поглощения, заметной тем сильнее, чем больше рН раствора. Данное явление мы связываем с изменением структуры комплекса, когда снижается доля протонированных аминогрупп, и они становятся доступными для координации с ионами меди [3].

Предположительно в начальный период взаимодействия препарата и ионов меди (II) образуются комплексы, которые в дальнейшем претерпевают внутримолекулярную перестройку и гидролизуются с образованием нерастворимых продуктов. В нейтральных и, тем более, щелочных средах гидролиз ускоряется. Уже через несколько минут после сливания растворов лиганда и ионов металла образовавшийся ярко-зеленый раствор мутнеет и образует аморфные коричневые осадки.

Комплексообразование приводит к ускорению процессов разложения препаратов даже в кислых средах. Можно предположить, что в среде организма при взаимодействии с соединениями меди разложение На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

лекарственных форм протекает еще быстрее, чем в лабораторных условиях. Косвенным подтверждением этого являются имеющиеся в литературе данные о развитии дефицита меди в организме в результате приема антибиотиков.

Попытки провести подобные измерения в отношении еще одного цефалоспорина – цефазолина – не увенчались успехом. В отличие от пенициллинов цефалоспорины плохо растворяются в кислотах и требуют длительного нагревания. Цефазолин в условиях эксперимента разлагался ионами меди уже в сильно кислых средах.

Литература 1. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии.

2006, М.: Мир, 683 с.

2. Мецлер Д. Фотометрические методы анализа. М.: Химия, 2000.

3. Мецлер Д. Биохимия. М.: Мир, 1980.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ N–ЗАМЕЩЕННЫХ МОНО(ДИ)ГАЛОГЕН(Н)АНТРАНИЛОВЫХ КИСЛОТ, ИХ АМИДОВ И ГИДРАЗИДОВ С КОНСТАНТАМИ ОСНОВНОСТИ Андрюков К.В., Коркодинова Л.М.

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия»

Уникальный код статьи: 52b7064ce4fe Проведены расчеты, взаимосвязи структурных параметров с константами основности N–замещенных моно(ди)галоген(Н) антраниловых кислот, их амидов и гидразидов (24 соединения) общей формулы: 1–COR1–2–NR2,R3–5–R4–3–R5–C6H2, где R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= COCH2Cl, R4= H, R5=H (I);

R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= COAd, R4= H, R5=H (II);

R1= OH, R2= H, R3= H, R4= H, R5=H (III);

R1= NH2, R2= H, R3= H, R4= Br, R5=H (IV);

R1= NHNH2, R2= H, R3= COC6H5, R4= I, R5=H (V);

R1= NHCH3, R2= H, R3= CO(2-фурил), R4= I, R5=H (VI);

R1= N(CH3)2, R2= H, R3= CO(2-фурил), R4= I, R5=H (VII);

R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= CO(2-фурил), R4= I, R5=H (VIII);

R1= NH2, R2= CH2CH=C(Cl)CH3, R3= CO(2-фурил), R4= H, R5=H (IX);

R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= COCH3, R4= H, R5=H (X);

R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= COCH2CH3, R4= H, R5=H (XI);

R1= NHCH2CH=CH2, R2= H, R3= COCOOH, R4= H, R5=H (XII);

R1= NH2, R2= H, R3= COC6H4(2-OCH3), R4= Br, R5=H (XIII);

R1= NH2, R2= H, R3= COC6H4(3-NO2), R4= Br, R5=H (XIV);

R1= NHNH2, R2= H, R3= COCH3, R4= Br, R5= Br (XV);

R1= NHCH2C6H5, R2= H, R3= COCH3, R4= Br, R5= Br (XVI);

R1= NHCH3, R2= H, R3= COCH3, R4= Br, R5= Br (XVII);

R 1 = NHNHCOCH 2 CH 2 CH 3, R 2 = H, R 3 = CO(2-фурил), R 4 = Br, R 5 =H (XVIII);

R1= NHNH2, R2= H, R3= COC6H5, R4= Br, R5= H (XIX);

R1= NHCH3, R2= H, R3= COCH2C6H5, R4= Br, R5= H (XX);

R1= NHNH2, R2= H, R3= COCH2C6H5, R4= Br, R5= H (XXI);

R1= NHCH2CH2OH, R2= H, R3= COAd, R4= Br, R5= H (XXII);

R1= NHC6H11(циклогексил), R2= H, R3= COAd, R4= Br, R5= H (XXIII);

R1= NHCH3, R2= H, R3= COAd, R4= I, R5= H (XXIV).

Исследование зависимости констант основности (рКв) от На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

квантово-химических параметров структурных фрагментов производных антраниловой кислоты позволяет составить уравнения множественной регрессии. Полученные уравнения можно с успехом применять для прогнозирования констант основности (рКв) биологически активных производных антраниловой кислоты, которые будут использованы в исследованиях структура–активность.

С целью установления корреляционной зависимости между константами основности и структурными дескрипторами с использованием программы Statistica 6 был проведен множественный линейный регрессионный анализ. Всего было получено свыше уравнений регрессии, из которых были выбраны два уравнения для прогнозирования рКв, методами РМ3 и АМ1, которые приведены в таблице.

Таблица 1. Уравнения регрессии связи рКв со структурными дескрипторами № Корреляционное уравнение N R F p Метод РМ3:

рКв = 12,355 + 1,301 С(E) – 1 –3,384 N(E) – 0,057 C()+ 24 0,834 10,88 0, + 0,113 N() Метод АМ1:

рКв = 11,622 + 0,809 С(E) – 2 – 1,818 N(E) – 0,033 C()+ 24 0,679 4,08 0, + 0,083 N() При сравнении составленных уравнений 1 и 2, в которых содержатся параметры, характеризующие суммарные значения напряженности и потенциала на атомах углерода и азота обнаружено, что коэффициент корреляции (R) 1 уравнения выше и равен 0,834, а критерий Фишера в раза. При рассмотрении величины р в двух уравнениях, наблюдается снижение значения с 0,00009 до 0,01486, что свидетельствует о наибольшей значимости уравнения 1.

Таким образом, получено корреляционное уравнение, которое будет использовано для прогнозирования констант основности вновь синтезированных соединений производных антраниловой кислоты.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ЭНТРОПИЙНЫЙ МЕХАНИЗМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БРОУНОВСКОГО МОТОРА Антипов А.Е., Зицерман В.Ю., Махновский Ю.А.

МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, ОИВТ РАН, Москва, ИНХС РАН, Москва Уникальный код статьи: 52db8a345a22a Доклад посвящен эффекту возникновения направленного движения под действием неравновесных флуктуаций в отсутствие макроскопических сил или градиентов термодинамических параметров [1,2]. Интерес к проблеме обусловлен потребностью прояснить механизмы внутриклеточного транспорта [3,4] и необходимостью разработки устройств, способных совершать контролируемое движение на наноуровне [2]. Модели, обеспечивающие реализацию этого эффекта, получили название броуновских моторов (БМ) [1,2]. Зеркальная (лево-правая) асимметрия (наряду с источником неравновесия и неизбежным на наноуровне тепловым шумом) является необходимым условием реализации эффекта.

Представленные результаты относятся к БМ, механизм работы которого основан на асимметрии геометрии окружения, а не асимметрии взаимодействия (как в большинстве других моделей). Более конкретно, рассматривалось движение броуновской частицы в асимметричной трубке с периодически меняющимся сечением под действием переменной силы F(t) с нулевым средним F(t)=0 (рис. 1). Вариация сечения вдоль оси трубки означает, что область пространства, доступн ого для диффундирующей в ней частицы, (энтропия частицы) зависит от ее положения. В этих условиях транспорт частицы эффективно описывается в терминах 1D диффузии в периодическом энтропийном потенциале V(x)= - k B T ln A(x), где k B постоянная Больцмана, T абсолютная температура, A(x) площадь поперечного сечения трубки.

Поскольку ключевую роль в рассматриваемой модели играет энтропийный фактор, обсуждаемый ВМ оправдано назвать энтропийным.

Вначале было показано, что асимметрия формы трубки приводит к асимметрии эффективной подвижности частицы µ=v/F в ней, где скорость v обусловлена воздействием постоянной внешней силы F вдоль оси трубки [5,6]. Различие между µ(+F) и µ(-F) возникает при заметной На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

величине параметра Fl/(kBT), сопоставляющего работу внешней силы по перемещению частицы на период l с тепловой энергией. Этот факт объясняет появление направленного движения под действием переменной во времени силы F(t) с нулевым средним, например, когда сила периодически меняет направление, сохраняя амплитуду. Если такое изменение происходит достаточно редко, средняя скорость дрейфа равна [µ(+F) - µ(-F)]/2, где значения µ(+F), µ(-F) рассчитываются либо аналитически, либо методом броуновской динамики.

При сильном отклонении от равновесия, характеризуемым большими значениями параметр Fl/(kBT), проявляется качественное различие в поведении БМ, использующих каналы на рис. 1a,б. В первом случае (плавная вариация сечения), при Fl, существенно превышающем вариацию энтропийного потенциала вдоль периода (Vmax-Vmin), влияние последнего фактически нивелируется. Как и в трубке постоянного сечения, частица движется без всякого дрейфа. На рис. 2 показана примерная зависимость средней скорости дрейфа v/v0, (отнесенной к скорости свободного движения) в зависимости от параметра Fl/(kBT). В этом случае эффект исчезает как при малой, так и большой степени неравновесия, а при промежуточных значениях, Fl~10 kBT, проявляется относительно слабо.

Качественное отличие модели, использующей другую форму трубки (рис. 1б), связано с наличием периодически повторяющихся резких скачков сечения от наименьшего (радиуса a) к наибольшему (радиуса R). Асимметрия формы проявляет себя в асимметрии подвижности здесь иначе, чем в трубке с плавно варьирующимся сечением. Когда сила направлена в сторону широкого сечения (на рисунке налево), его тормозящее действие не снижается при сколь угодно больших значениях параметра Fl/(kBT). Броуновская частица оказывается прижатой сильным полем к плоской поверхности, будучи равномерно распределенной по ней за счет поперечной диффузии. Переход в соседнюю ячейку происходит, только если она оказывается вблизи оси на расстоянии, меньшем, чем a. В этой ситуации частица будет двигаться налево со средней скоростью v0 (a/R)2. В то же время, когда сила действует направо, частица «чувствует» плавное изменение профиля трубки. С ростом силы тормозящее действие стенок снижается, как и для канала на рис. 1a. В результате частица фокусируется в пределах узкого канала с радиусом a, и ее скорость совпадает со скоростью свободного движения v0. Поэтому при периодической (достаточно редкой) смене направления силы средняя скорость дрейфа равна v 0[1-a2/R2]/2. Например, при a/R=0. достигается максимум средней скорости v 0/2. Графики зависимости На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

средней скорости от параметра Fl/(k B T) на рис. 2 иллюстрируют различие в двух видах БМ. Приведенный качественный анализ и соответствующие простые формулы справедливы при соблюдении двух условий: большие амплитуды переменной силы, Fl/(kBT)1, и редкая смена направления поля (адиабатический режим), когда за время полупериода успевает установиться равномерное распределение в поперечном сечении.

Более интересным представляется предложенное авторами описание неадиабатического режима, когда частота переключений силы произвольна. В этом режиме скорость дрейфа контролируется динамикой диффузионной релаксации в поперечном сечении. Суть этого процесса – переходы между двумя состояниями: мобильным, когда частица локализована в цилиндре с радиусом ra, и иммобильным, когда ra, и частица прижата сильным полем к перегородке. При переключении cильного поля справа налево (рис. 1б), распределение, отвечающее мобильному состоянию (свободному движению), релаксирует к равновесному распределению, отвечающему равномерному распределению в пределах сечения радиуса R. При этом вероятность нахождения в мобильном состоянии снижается тогда с 1 до a2/R2.

Такой подход, оправданный при больших Fl/(kBT, сводит задачу к решению нестационарного 2D уравнения диффузии. Оно было получено в виде ряда по комбинациям функций Бесселя. Ключевым параметром этого решения является отношение длительности полупериода изменения силы, к характерному времени диффузионной релаксации, по порядку величины совпадающему с a2/D, где D коэффициент диффузии броуновской частицы [7,8]. Предсказания аналитических расчетов оказались в прекрасном согласии с данными компьютерного моделирования, выполненного методом 3D броуновской динамики. В работе [9] показано, что предложенная теория энтропийного БМ верна не только при простейшем методе возбуждения (биполярный импульс силы), но и при воздействии на частицу других периодических возмущений F(t).

Подводя итог, теоретический анализ совместно с данными моделирования показал, как и за счет чего переменное поле индуцирует направленное движение броуновской частицы в периодически сужающейся трубке.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант №14-03-00343).

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Рис. 1. Схематичный вид трубки асимметричной формы с плавным (a) и резким (б) изменением сечения.

Рис. 2. Зависимость скорости направленного движения от в адиабатическом режиме. Пунктирная кривая отвечает трубке с плавно меняющимся сечением на рис. 1а;

сплошная кривая отвечает трубке с периодически сужающимся сечением на рис. 1б.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Литература 1. P. Reimann, Brownian motors: Noisy transport far from equilibrium. Phys.

Rep. 2002, v. 361, pp. 57-265.

2. P. Hnggi, F.Marchesoni. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale. Rev. Mod. Phys. 2009, v. 81, №1, pp. 387-442.

3. J. Howard. Mechanical signaling in networks of motor and cytoskeletal proteins.

4. Annu. Rev. Biophys. 2009, v. 38, pp. 217-234.

5. P.C. Bressloff, J.M. Newby. Stochastic models of intracellular transport.

Rev. Mod. Phys. 2013, v. 85, №1, pp. 135-196.

6. A.M. Berezhkovskii, L. Dagdug, Yu.A. Makhnovskii, V.Yu. Zitserman.

Communications: Drift and diffusion in a tube of periodically varying diameter. Driving force induced intermittency. J. Chem. Phys. 2010, v.

132, №22, 221104.

7. Yu. A. Makhnovskii, A.M. Berezhkovskii, L.V. Bogachev, V.Yu.

Zitserman.| 8. Driven Diffusion in a Periodically Compartmentalized Tube: Homogeneity versus Intermittency of Particle Motion. J. Phys. Chem. B 2011, v. 115, pp. 3992–4002.

9. V.Yu. Zitserman, A.M. Berezhkovskii, A.E. Antipov, Yu.A. Makhnovskii.

Communication: Drift velocity of Brownian particle in a periodically tapered tube induced by a time-periodic force with zero mean:

Dependence on the force period.

10. J. Chem. Phys. 2011, v. 135, №12, 121102.

11. Ю.А. Махновский, В.Ю. Зицерман, А.Е. Антипов. Направленный транспорт броуновской частицы в периодически сужающейся трубке.

ЖЭТФ 2012, т. 142, вып. 3(9), стр. 603-620.

12. А.Е. Антипов, В.Ю. Зицерман, Ю.А. Махновский. Асимметрия формы окружения как механизм генерации направленного движения. ЖТФ 2013, т. 83, вып. 11, стр. 15-23.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

КЛИНИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТКАНЕВОГО БАЛАНСА КИСЛОРОДА ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕМОДЕЛИНГА СЕРДЦА И КЛИНИЧЕСКОГО СТАТУСА БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ Апухтин А.Ф., Иванова Д.А., Апухтина М.В.

ГБО ВПО Волгоградский государственный медицинский университет, Городская клиническая больница СМП № Уникальный код статьи: 52e Среди механизмов, лежащих в основе ремоделирования сердца и прогрессирования хронической сердечной недостаточности, важное место занимает тканевая гипоксия, выраженная при сочетании сердечной недотаточности (ХСН) с хронической обстуктивной болезнью легких (ХОБЛ), вызывающая системное воспаление, эндотелиальную дисфункцию [1], гиперактивацию симпатической нервной системы, активацию ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, оксидативный стресс.

Цель исследования: изучение особенностей клинического статуса, структурно-функциональных параметров сердца, выраженности одышки по шкалам Borg, MRC и BODE, у больных ХОБЛ в раннем постинфарктном периоде ИБС в зависимости от ФК ХСН и показателей тканевого баланса кислорода.

Материал и методы исследования. Проведено два этапа исследований. Первый этап включал исследование 134 больных в возрасте от 45 до 70 лет, проходивших стационарный этап реабилитации после перенесенного инфаркта миокарда. I-ю группу (опытную) составили 74 пациента с ХСН II-III ФК по классификации ОССН 2002г. в сочетании с ХОБЛ II и III стадии по GOLD 2006г. Все пациенты, включенные в исследование, имели стабильное течение ХСН, а ХОБЛ в стадии ремиссии. II-я группа (контрольная) была представлена пациентами с ХСН без ХОБЛ (n=60). Для оценки ремоделирования сердца использовали метод трансторакальной Эхо-кардиографии. Оценку тканевого метаболизма О2 проводили методом тканевой полярографии по О2 в дерме предплечья открытым золотым электродом на оксиметре ОТ 101 фирмы «Datex»(Finland) с помощью окклюзионной сосудистой пробы согласно описания патента РФ 2054175 Апухтина А.Ф., по показателям: V 1 (% в сек) интенсивности тканевого потребления На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

кислорода и пропорционального степени его дефицита в ткани: V1= (I1/I –1) х 1,66,где I1 – исходное напряжение кислорода в ткани (до ишемии);

I - напряжение кислорода в ткани через 1 мин окклюзии. V 2 (% в сек) –скорости восстановления кислорода в коже после декомпрессии исследуемой конечности: V 2 = (1 – I 2 /I 3 ) х 1,66, где I 2 - напряжение кислорода в ткани через 1 мин окклюзии;

I3 - напряжение кислорода в ткани через 1 мин после декомпрессии. Сатурацию крови кислородом (SaO 2 ) определяли с помощью пульсоксиметра МР 110 фирмы VICA MEDICA, Россия.

Полученные результаты.

У больных 1-й группы ХСН с ХОБЛ при сравнении с пациентами ХСН 2-й группы, имело место нарушение кислородного обмена в тканях. Об этом свидетельствовали достоверно более высокий показатель интенсивности тканевого потребления кислорода (V1) и снижение показателя скорости восстановления кислорода в коже (V2) в 1-й группе больных в сравнении со 2-й (2,1+0,6% в сек. и 0,36+0,15% в сек. vs 0,6+ 0,45% в сек. и 0,75+0,4% в сек. соответственно, p0,05).Хроническая ишемия в группе больных ХСН с ХОБЛ отрицательно сказывается на ремоделировании сердечной мышцы. Достоверные корреляционные взаимосвязи средней силы выявлены между показателями V1 и V2, SaO и структурно-геометрическими параметрами сердца (КСР ЛЖ, толщина МЖП, ЗСЛЖ, размеры ЛП и ПЖ, ММЛЖ).

Интенсивность одышки в группе больных ХСН с ХОБЛ была ассоциирована с выраженностью тканевой гипоксии: установлены корреляционные взаимосвязи между показателем V2 и результатами шкал Borg, MRС, BODE (r=-0,40;

r=-0,41;

r=-0,58 соответственно, все при р0,05), а также между значениями SaO2 и показателями шкалы BODE (r=-0,42, р0,05). Увеличение степени обструктивно-рестриктивных нарушений в группе больных ХСН с ХОБЛ сопровождалось усилением тканевой гипоксии, о чём свидетельствовали корреляции между V2 и ОФВ1, ФЖЕЛ, ПОСвыд. (r=0,65;

r=0,64;

r=0,56 соответственно, р0,05).

Выводы.

1. У больных ХСН с ХОБЛ при сравнении с ХСН, имеет место нарушение кислородного обмена в тканях. Об этом свидетельствует достоверное увеличение V1 показателя интенсивности тканевого потребления кислорода. По данным А.Ф Апухтина [2], 2004 повышенная интенсивность тканевого потребления кислорода является одним из характерных признаков увеличенной проницаемости стенки капилляров, приводящая к накоплению белка в экстракапиллярном пространстве с последующим ухудшением транскапиллярного обмена и развитием На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

тканевой гипоксии.У больных ХСН и ХОБЛ отмечается нарушение внутриальвеолярного транскапиллярного обмена О2 с достоверным снижением SaO2.

2. Нарушения кислородного обмена в тканях, у больных ХСН с ХОБЛ, фиксируемые по показателям высокой интенсивности дермального потребления кислорода (V1) и сниженной скорости (V2) постокклюзионного восстановления кислорода, являются основанием для инструментальной оценки ремоделирования сердца и поиска обструктивных поражений бронхов и коронарных сосудов.

Литература 1. Апухтин А.Ф.,Стаценко М.Е.Способ диагностики нарушения эндотелий-зависимой регуляции локального кровотока.Патент RU 2340278.Электронный бюллетень федеральной службы по интеллектуальной собственности «ИЗОБРЕТЕНИЯ. ПОЛЕЗНЫЕ МОДЕЛИ» №34., 2008.

2. Апухтин А.Ф.Состояние периферического кровообращения и тканевого обмена кислорода у больных гипертонической болезнью в зависимости от антигипертензивной терапии. Автореф.дисс.канд.мед наук.Волгоград.2004.23с.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ТЕРМОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ СИНТЕЗ В КАВИТАЦИОННО ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ РАНКА-ХИЛЬША ИСТОЧНИК СОНО ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И ЭФФЕКТА ДЕМОН МАКСВЕЛЛА Аубакир Дауренбек, Азен Ерабылай Кафедра Радиотехники, электроники и телекоммуникаций ФТФ ЕНУ, ЭкО-центр «Ноосфера и Устойчивое развитие» при ЕНУ им. Л.Н.Гумилёва Уникальный код статьи: 52dcde6801c Введение. Кавитационный процесс в трубе Ранка-Хильша, хотя и изучался с момента его открытия французским инженером Джозефом Ранке в 1931 г. долгое время – примерно 83 года, но до сих пор нет четкого представления в теоретическом плане. Имеется попытка к его представлению как термоядерного синтеза в комнатных условиях, так этот процесс назвали известные специалисты в этой области Юрий Потапов и Леонид Фоминский. Мы относим себя к сомневающимся с таким положением дел в теоретическом изучении и практическом использовании данного процесса. А используется процесс вот уже 65 лет, с того времени, когда А. Меркулов начал систематическое исследование этого принципа. Являясь профессором Куйбышевского авиационного института (ныне Самарский государственный авиакосмический университет – СГАУ), он создает известную ОНИЛ-9 – Отраслевую научно-исследовательскую лабораторию тепловых двигателей и холодильных машин. Группа под его руководством достигла выдающихся результатов, она создала и воплотила в жизнь отопительные и охладительные установки для авиации и космической техники.

1 Совокупные виды кавитаций в трубе Ранка-Хильша 1) Поток холодной воды ПВ нагнетается насосом через тангенциальную щель и сопло Лавалля в замкнутую трубу Ранка-Хильша (ТРХ), тем самым начинается сужающая кавитация – образование пузырей [1];

2) Она попадает в улитку Архимеда в завихрителе и получает вращательный импульс, двигаясь вправо, тем самым начинается вихревая кавитация и образование кавернов – двух соседствующих полуволн водяного вихря;

роль отражателя здесь играет конец рабочей трубы в виде сужающегося конуса либо улитки Архимеда с противоположно направленным витком, от которой образуется обратный На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

поток КОС-АВП (каверно-образующая смесь – арканно-вихревой поток) и поток ПРВ (поток рабочей воды) в сторону накопителя, т.е. начинается фокусирующая кавитация и образование встречных кавернов, двусторонне арканно-сплетающихся с основным внешним вихрем кавернов, от этого начинается арканно-сплетающаяся кавитация;

4) Как мы заметили выше, к совокупности – сужающая кавитация, вихревая кавитация, фокусирующая кавитация, арканно-сплетающаяся кавитация, труба противотока добавляет еще один 5-ый вид – противотоковую кавитацию – оттоковую кавитацию;

5) В спиралевидной АВ-КНТ установлен дроссель со соплами Лавалля, при прохождении воды через него происходит дроссельно-перегородочная кавитация;

6) Таким образом продолжающийся кавитационный процесс начнет нагревать холодную воду в ТРХ, в скором времени она станет горячей;

7) Внутри рабочей трубы расположена труба противотока, которая выходит за пределы рабочей трубы через завихритель и может иметь в наружной части байпас;

при необходимости ППТВ (поток охлажденной противотекущей воды) может выводиться.

2 Аддитивность коэффициента преобразования энергии Из термодинамического подхода к определению КПД определяется через понятия мощности – из закона сохранения мощности, установленного вначале Лагранжем, затем Дж. Максвеллом: k=Мп/Мо.

Но, это определение КПД делает данный показатель неуклюжим, а самое главное – не практичным в современных условиях инновационного обобщения машин и механизмов, техники и технологий. Всё дело здесь заключается в том, что так определенный КПД не обладает свойством эндотермической наращиваемостью, а, наоборот, обладает свойством экзотермической ограниченности. Другими словами, если техническая установка предполагает многоэтапное воплощение полезного эффекта, как это происходит в АВ-КНТ (арканно-вихревая кавитационная нагревательная труба – ТРХ), КПД этапов всей последовательности не растет поэтапным накоплением, т.е. нет понятия «суммарный КПД». В АВ-КНТ видов кавитаций несколько: сужающая кавитация;

вихревая кавитация;

фокусирующая кавитация и т.п. Поэтому, предлагается в корне отличный от КПД математический показатель эффективности, названный нами аддитив-коэффициентом преобразования энергии (АК-ПЭ), который будет обладать свойством – эндотермической аддитивностью [2], т.е. наращиваемостью. Значит, в данном случае для АВ-КНТ имеем (в другом случае слагаемых в правой части данного соотношения могут быть больше, чем шесть): о = с + в + ф + а + п + д, На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

где с – АК-ПЭ от сужающей кавитации, в – АК-ПЭ от вихревой кавитации, ф – АК-ПЭ от фокусирующей кавитации, а – АК-ПЭ от арканно-сплетающейся кавитации, п – АК-ПЭ от оттоковой кавитации;

д – АК-ПЭ от дроссельно-перегородочной кавитации;

о – суммарный АК-ПЭ от всех шести видов кавитаций в данной ситуации. И здесь уже не будет ограничения о1, как оно имеет место для КПД.

3 Сонотермомолекулярный синтез кавитационного процесса в ТРХ Отопительный процесс в АВ-КНТ (что то самое ТРХ) и вся соответствующая технология полностью отвечают требованиям интенсификации отопительной системы [3], т.е. если в масштабе всей страны перейти от ЭОС (экстенсивная отопительная система, существующая в настоящее время) к ИОС (интенсивная отопительная система, к которой нужно перейти в масштабе всей страны), то это будет весомым ответом и «Киотскому протоколу», и призыву Главы государства о внедрении инновационных технологий в систему ЖКХ, использующих альтернативные и само-возобновляемые источники энергии. Так как кавитационный процесс с образованием кавернов внутри ТРХ можно назвать и «нано технологией» (ибо схлопывание мириады мельчайших пузырьков выделяет тепло в миниатюрных нано размерных структурах, температура молниеносной вспышки доходит до 5000°C-25000°C, а эти вспышки осуществляют теплообмен со всей водой, т.е. эффект температурного нагрева с микро-уровня переходит в макро-уровень (именно этот феномен Ю. Потапов и Л. Фоминский назвали ТЯС) в комнатных условиях. Мы назвали бы этот феномен « термо-молекулярным синтезом – ТМС, а не ТЯС», так как тепло выделяется на микро-уровне не из-за ядерного синтеза – деления ядер, а от схлопывания мельчайших пузырьков молекулярной структуры, и – торнадо в лабораторных или же комнатных условиях, ибо внутри трубы Ранка-Хильша многие процессы природного торнадо имеют место, это особенно четко отслеживалось в первой установке Н.М. Ревинова, с явным проявлением эффекта «Демон Максвелла» [4]. В то же самое время, ИОС явит из себя полнейший антипод ЭОС, и в этой связи предлагаемая ИОС есть «зеленая технология», отвечающая повестке саммита ООН «Рио+20».

Еще одно замечание общего характера можно сделать по поводу термина «сонолюминесцентный реактор»: в западных литературных источниках в последнее время появились навые понятия Sonoluminescence (даже – теория сонолюминесценций), Sonofusion, которые связаны сравнительно огромной температурой и энергией, На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

выделяемых схлопывающимся пузырьком, при этой вспышке, длящейся 100 пикосекунд, образуется тепловая энергия, питающая дополнительно воду или воздух, т.е. – среду.

Заключение. Эти вспышки в ТРХ – светящиеся и потрескивающиеся, откуда и название Sonoluminescence. Это явление заинтересовало на Западе, как говорится, и физиков, и лириков. После зрительных наблюдений, они дали такое экстравагантное название [5], [6].

Литература 1. Аубакир Д.А. Философские проблемы равновесного состояния кавитационного реактора, созданного на базе арканно-вихревой трубы Ранка-Хильша, с окружающей средой. // Вестник ЕНУ: Серия гуманитарных наук. – Астана: ЕНУ, 2011. – № 3. – С.14-17.

2. Манабаев Б.С., Азен Е., Муканова К., Аубакиров Ж. Основа конкурентоспособности – аранно-вихревая кавитационная ноосферная технология. // Национальная конкурентоспособность Казахстана – теория, практика, будущее: материалы Междун.

научно-практической конференции, посвящённой 15-летию независимости РК. – Алматы, 2006. – 272-274 с.

3. Азен Е., Аубакир Д.А., Манабаев Б.С., Аубакиров Ж.К. Ноосферология – предтеча информационному переустройству экологически-устойчивого мира. // Ломоносов-2007: тезисы Междун.

научн. конф. II ч. – Астана: МГУ им. М.В.Ломоносова, 2007. – С.186-188.

4. Аубакир Д.А., Азен Е. Способ превращения эффекта «Демон Максвелла» в полезный источник энергии, посредством понятий хаоса, торнадо. // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: материалы 6-Междун. научн. конф. (3-4 окт., 2008 г.). – Астана: ЕНУ, 2008. – С. 233-236.

5. Аубакир Д.А., Азен Е. Соно-люми-термомолекулярный синтез – основа кавитационного процесса в арканно-вихревой кавитационной трубе Ранка-Хилша. // Теория функций, функциональный анализ и их приложения: Междун. научно-практ. конференция: посвящена 90-летию со дня Толеубая Идрисовича Аманова, доктора физико-математ. наук, проф., чл.-корр. АН КазССР. 1-Том. – Семей:

СГУ им. Шакарима, 2013. – 155-163 с.

6. Аубакир Д.А., Каримов С., Ревинов Н.М., Абдыкарим Б.И., Арпабеков М.И., Азен Е.Д., Муканова К.Т., Абдыханова А.О., Скакова А., Ипова Ж.

Автоматизация диагностирования и управления технологическими процессами отопления-охлаждения в трубе Ранка-Хильша. // На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Зарегистрирован в КазгосИНТИ 19.11.2013. Номер госрегистрации № 0112РК02140. Инв. № 0213РК02852 (Отчет за 2013 год). (Научный руководитель: проф. Аубакир Д.А., ответственный исполнитель:

Абдыкарим Б.И.).

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ПОЛЁТ И ПЛАВАНИЕ БИООРГАНИЗМОВ - ПОРОЖДЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА И ГРАВИТАЦИИ Аубакир Дауренбек, Агзамов Мурат, Абдыкарим Болатбек, Аубакиров Болат Кафедра Радиотехники, электроники и телекоммуникаций ФТФ ЕНУ, ЭкО-центр «Ноосфера и Устойчивое развитие»

при ЕНУ им. Л.Н.Гумилёва, В/Ч 83205: старшина контрактной службы Уникальный код статьи: 52ddd324c538e Вводные идеи:

a) Птицы летающие на большие расстояния используют явление самоиндукции (СИ, магнитная СИ и электромагнитная СИ) и гравитацию;

b) Некоторые виды китов и рыб во время миграции на большие расстояния и синхронного плавания (группами по тысячи-миллионов особей) используют СИ и гравитацию;

c) Отталкиваясь из этих вводных идей, выдвигается идея создания технологии «Арканная связь с абсолютной защитой – АСАЗ».

1. Пояснения и обсуждение идей 1.1 При резком и порывистом взмахивании крыльями вверх-вниз, птица вздувает искру жидкого магнита, расположенного в ее теле. Эта искра, взаимодействуя со структурами земного магнетизма, производит СИ (самоиндукция), а СИ в свою очередь, превращается в дополнительный источник энергии для взмахивания крыльями;

и еще СИ производит явление наподобие магнитного гироскопического вихря (МГВ), а МГВ придает летящей птице полезные свойства, такие, как равновесие и «легкость».

МГВ нельзя путать с воздушными вихрями (ВВ), которые появляются при полете в потоке воздуха вокруг птицы, подталкивающая птицу вверх и появляющиеся при взмахивании крыльев, и когда стая птиц летят углом. Если поточные воздушные вихри (ПВВ) производят силу подъема, то МГВ производит силу, толкающую вперед;

эти два вихря соединяясь, намного облегчают полет птицы и создают предпосылки к экономии энергии.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Если это было бы не так, то невозможно было бы объяснить, как полярная крачка могла пролететь 20 тысяч км или песчанка 10 тысяч км, иначе, массивные гуси, лебеди, пеликаны, аисты, цапли не смогли бы пролетать с одного раза 2-3 тысяч км, киты не смогли бы без остановок путешествовать тысяч км. Иначе, и пингвины – оставляя позади такие же расстояния под водой, как в воздушном пространстве. Для таких движений у самих животных не хватает источника энергии;

хотя в своей эволюции потеряли возможности летать, пингвины, создавая от земного магнетизма и статического электричества СИ, используют ее в свою пользу;

а в место ПВВ используют поточный водный вихрь. А, вот некоторые тысячами-миллионами сгруппированные виды птиц, мошкара, летая, никогда не путаются от ритма движения, или же виды некоторых рыб точно таким же ритмом (синхронно), сорганизуюсь под водой, плавают только при воздействии земного магнетизма и электромагнитной среды. Неужели то, что под силу насекомым, птицам, рыбам не под силу человеку, который берет власть над природой.

Наши исследования направляются к тому, чтобы восполнить этот пробел. Не надо ограничиваться использованием созданных вручную магнитных, электромагнитных и т.д. видов двигателей, потому что у них показатель КПД (коэффициент полезного действия) низкий, а у двигателя внутреннего сгорания – КПД еще ниже. И, поэтому, если человек мечтает в будущем полететь к далеким звездам, к скоплениям звезд, к галактикам, то надо использовать гравитацию и природный магнетизм (именно, надо научиться использовать магнитные вихри-бури, исходящие от Солнца, а без этого даже можно и не мечтать о далеких путешествиях в Космосе [3]!).

1.2. Оказывается вокруг Земли в окружающей среде есть поля статического тока. По словам Нурбека Маженова, этот ток получается при вращении Земли вокруг своей оси (как – ротор). Оказывается, в чувствительных величинах до некоторой высоты атмосферы сохраняются атрибуты этого тока.

«Этим даже можно объяснить причину появления молнии» – говорит Нурбек.

Используют ли птицы, или нет, это явление при полете? – напрашивается само собой вопрос.

«Внутри Земли не бывает этого тока!» – ответил Нурбек, на наш вопрос, потому что по законам физики Земля замкнутое тело, и поэтому объяснил он, что производящий ею ток должен находиться вокруг неё.

Существует ли этот ток в морях, реках и океанах?

По-моему, если есть ток в атмосфере, то в воде, какой она ни была На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

замкнутой, этот ток обязательно должен быть, потому что вода – хороший проводник. Как известно, воздух – изолятор, и поэтому, если в воздушном пространстве вокруг Земли есть статический ток, то почему ему не быть в воде!? Даже статический ток, который слабеет в воздушной среде, в воде он должен сохранить свои атрибуты.

Это говорит о том, что если птицы в полёте используют этот ток, то рыбы плавая тоже должны использовать его.

Итак, как мы выше рассматривали земной магнетизм, так и можем рассматривать статический ток одинаково, как для летающих птиц, так и для плавающих рыб. Здесь я вспомнил эксперимент, проведенный с пчелами. Ученые, организовавшие этот эксперимент, увидели следующую картину: если в среду усиленного тока положить в металлическую посуду мёд и сделать отверстие с толщиной иглы (по-моему, металл был алюминий), то почувствовавшие запах меда пчелы расширили отверстие до своих размеров. При усилении величины и напряженности тока, наблюдающему станет видно, как пчелы начинают активно двигаться, а если убрать ток, то пчелы вокруг этого отверстия, уже медленно двигаются, и их работа не продвигается, хотя они не прекращают ее.

Из этого эксперимента делаем вывод: любой ток придает силу и мощь пчелам, и в полете, и в движениях.

А, птицы и рыбы порождены другой природой, они не в состоянии использовать земной магнетизм и ток?

Так не должно быть. Как доказано в работе [1], и в информациологии, а также в работе Н. Маженова, кроме птиц и рыб, даже планеты, звезды, их спутники друг друга притягивают или друг друга отталкивают в космическом пространстве, а это сила – (до сих пор физики считают это – только лишь силой гравитации) – несомненно гравитационная, но в то же время она – электрическая и электромагнитная сила.

Итак, птица и рыба, конечно и другие существа были сотворены, используя эту электрическую силу и мощность, наряду с гравитацией, поэтому они всегда в своей жизненной среде хотят связать свои повседневные движения с природными силами, явлениями – это и есть самодвижение – свойство, инцидентное самому бытию любого живого существа.

Как обосновано в [3], самодвижение – это природная данность материализованных и дематериализованных видов информации [1], [4].

Используя эти пояснения относительно идей a и b, нами выдвигается идея организации и создания связи с абсолютной защитой, названной АСАЗ [5], [6].

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Литература 1. Аубакир Д.А. Гармония в науке, технике и в жизни – неисчерпаемый источник бытия и вечный двигатель интеллекта. – Алматы:

КазГосИНТИ, 2001. – 200 с.

2. Маженов Н. Маленькая книжка о большой Вселенной. – Алматы, 2000.

– 112 с.

3. Аубакир Д.А. Полёт – информациологический феномен самодвижения.

// Вестник ЕГУ. – 2001. – № 1. – С. 184-195.

4. Аубакир Д.А., Пивоваров А.Н. Сновидение – природный феномен накопления и защиты, поиска и транспортировки информации. // Вестник КазНУ. – 2004. – №1(21). – С. 29-31.

5. Аубакир Д.А. Инновация инновации рознь. – Семей: Printmaster, 2006.

– 250 с.

6. Аубакир Д.А. Основания теории систем. Учебник. – Астана: Изд-во ЕНУ, 2011. – 500 с.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ПРИРОДНАЯ СПОСОБНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ – ОСОБЫЙ ДАР БИООРГАНИЗМАМ ДЛЯ СИНХРОННЫХ ПОЛЁТОВ, ПЛАВАНИЙ, ДЛЯ СОЗДАНИЯ СВЯЗИ С АБСОЛЮТНОЙ ЗАЩИТОЙ Аубакир Дауренбек, Абдыкарим Болатбек, Агзамов Мурат, Аубакиров Болат Кафедра Радиотехники, электроники и телекоммуникаций ФТФ ЕНУ, ЭкО-центр «Ноосфера и Устойчивое развитие» при ЕНУ им.

Л.Н.Гумилёва, В/Ч 83205: старшина контрактной службы Уникальный код статьи: 52de3c70f04d Введение. Не феномен ли, тот факт, что тысячами-миллионами сгруппированные виды птиц, мошкара, летая, никогда не путаются от ритма движения, или же виды некоторых рыб точно таким же ритмом (синхронно), сорганизуюсь под водой, плавают только при воздействии земного магнетизма и электромагнитной среды и, разумеется, благодаря гравитации? Неужели то, что под силу насекомым, птицам, рыбам не под силу человеку, который считает себя властелином над природой. Исходя из этого очевидного факта, мы намереваемся создать особый вид связи, названной нами «арканная связь с абсолютной защитой». Принципы её организации мы видим таковыми [1]-[3].

1. Принципы реализации арканных технологий организации абсолютно защищенной связи, управляемой из-под Земли 1.1 Функциональные принципы:

1.1.1. Абсолютная защищенность организуемой связи – анонимность связи.

1.1.2. Зависимость этой связи – арканной связи с абсолютной защитой – АСАЗ только от природной мощности, от естественных источников энергии.

1.1.3. Обмен информацией осуществляется в виде обмена собственными образами абонентов: образ (или икона) – это пакет персонифицирующих абонента атрибутов – фото или голографическое изображение «мимглас» (мимика + голос) и т.п. При отсутствии фото или другого изображения внешнего облика, в пакете должно быть скомпоновано достаточное для персонификации абонента количество данных. Пока адресат – второй абонент не ответит: «да, это – я», т.е. не среагирует на послание первого абонента, это сообщение будет На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

курсировать в поиске отклика на себя. Для идентификации первого абонента вторым и, наоборот, второго абонента – первым, у каждого абонента должен содержаться в пакете специальный атрибутный ключ (наподобие телефонного номера).

1.1.4. Управление функционированием этой арканной связью (короче – АС) полностью осуществляется из-под Земли. Поэтому ее назвали « связью из-под Земли».

1.1.5. Для обеспечения АС протоколом представляем следующую трех уровневую систему:

- на самом нижнем уровне, используется протокол под названием « аркау-тин»;

- на среднем уровне, используется протокол под названием « тело-душа»;

- на верхнем уровне, используется протокол под названием « белый-свет».

1.1.6. Между этими уровнями должны быть следующие межуровневые протокольные связи:

- самый нижний и средний уровни связывает канал под названием « технология»;

- среднего с верхним уровнем связывает канал под названием « жаннат-ляззат».

1.1.7. Когда АС достигнет своего пика совершенства, к этим уровням должен прибавиться самый высочайший уровень под названием « Тенгри-бёгю», а назвали его так, чтобы осуществить потенцию бессмертия человеческой души. Если это так и будет, то нам понадобится канал, который соединит верхний уровень с высочайшим, мы этот канал назовем «память-сон».

1.2 Технические принципы:

1.2.1. Распараллеливание линий связи – недоступность связи для посторонних, для несанкционированного доступа.

1.2.2. Энергетическое обеспечение связи, посредством навивки сетей связи в среде земного магнетизма, электромагнетизма и Всемирной гравитации.

1.2.3. Образ абонента изображается намагничиванием сверх магнито-чувствительного жидкого кристалла (СМ-ЖК):

голографический образ первого лица – первого абонента насыщается передаваемой информацией, причем ее анонимность обеспечивает полную недоступность для посторонних, в то время как она же гарантирует максимальную информативность между двумя связующимися абонентами. В случае перехвата переданного первым На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.


абонентом второму абоненту пакета кем-либо из посторонних образ – сообщение внутри пакета превращается в абракадабру, т.е. в не расшифровываемое состояние. По желанию второго абонента полученное им сообщение может быть озвучено (посредством звукосинтеза – автоколебательным эффектом СМ-ЖК). Таким образом, первостепенное значение приобретает система фонем – фонетика языка общения двух абонентов текущей связи.

1.2.4. Как известно, чем глубже проникать вглубь Земли, тем сильнее мощность земного магнетизма. Поэтому, все технические средства управления АС – коммутаторы, преобразователи, усилители и другие ТС будут размещаться достаточно глубоко под Землей.

1.2.5. Чтобы осуществить самый низкий уровень протокола «аркау-тин», надо навит сеть из пульсирующих характеристик [4], напоминающих «аркау» и «тин» паутины из нитей на казахском ковроткаческом станке, причем эти характеристики одновременно заплетены в структуру земного магнетизма.

1.2.6. Осуществление среднего уровня «тело-душа» обеспечит людям выход напрямую друг с другом;

для этого, с одной стороны, если с помощью технических средств управления АС – коммутаторов, преобразователей, усилителей и с помощью новейших технологий наших времен «абоненты» достигнут связи, управляемой из-под Земли, то с другой стороны они могут любоваться своими восхитительными образами, чувствуя удовольствие, как будто видят «Белый Свет», и как будто их душа обретает рай.

1.2.7. Когда арканная связь, управляемая из-под Земли, дойдет до совершенства, человек сможет отправить и обратно возвращать свой образ, навивая его к сети в виде беспредельных каналов до любой точки космического пространства.

Примечание: При обмене информацией в арканных технологиях могут быть свои «хакеры», но они, если и будут, то только лишь из ясновидящих, и вряд ли можно будет препятствовать таким природным паранормальным явлениям.

Еще надо принять во внимание то, что степная история арканной технологии, т.е. «пройденный путь» на территории Евразии, в которой мы сейчас живем, очень интересная и начинается с давних времен человечества (десять миллионов лет назад). Итак, имея в виду, что арканная технология «великое благо» созданное руками наших предков, мы стараемся превратить во благо сегодняшнего дня. Если раньше оно осталось недостаточно изученным, то в будущем думаем превратить эту технологию в фактор «во все оружия» [5].

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Литература 1. Аубакир Д.А. Полёт – информациологический феномен самодвижения.

// Вестник ЕГУ. – 2001. – № 1. – С. 184-195.

2. Аубакир Д.А. Инновация инновации рознь. – Семей: Printmaster, 2006.

– 250 с.

3. Аубакир Д.А. Основания теории систем. Учебник. – Астана: ЕНУ, 2011.

– 500с.

4. Аубакиров Д.А. Теория пульсирующих характеристик и проблемы комплексного единомодельного описания процессов в кибернетических системах. – Акмола: Гылым, 1998, 250 с.

5. Аубакир Д.А., Азен Е. Синергетическо-арканная технология создания связи с абсолютной защитой, управляемой из-под Земли. // Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент: материалы 7-Междун. научн. конф. (23-25 сент. 2010 г.). – Караганды: КарГУ, 2010. – С. 303-317.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ШУМ КАК ХАРАКТЕРИСТИКА СКЛОННОСТИ СТАЛЕЙ К ПИТТИНГОВОЙ КОРРОЗИИ.

Афонькин А.Е., Чибышева В.Д., Артамонов О.Ю., Реформатская И.Г., Ащеулова И.И.

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ) Уникальный код статьи: 52e0ffe6f На электрохимическое состояние поверхности металла воздействует множество факторов. Поэтому для оценки их совокупного влияния на электрохимическое состояние поверхности снимали электрохимические шумовые кривые – хроноамперограммы.

Главная идея данного метода заключается в том, что процессы, происходящие на поверхности образца, дают отклик в виде колебаний электрического сигнала. Так на образцах при потенциале метастабильной пассивности существенным вкладом во флуктуации электрического тока являются локальные процессы. Следовательно, установив величину получаемых флуктуаций, можно количественно оценить интенсивность процессов локальной коррозии, происходящей на поверхности металла.

Хроноамперограммы снимали в слабощелочном (pH 8,5) боратном буферном растворе с малым содержанием (0,2 г/л) хлорида. В этих условиях, как на поляризационных кривых исследуемых сталей присутствует продолжительная область метастабильной пассивности.

Потенциал репассивации в данном случае является точкой пересечения кривой прямого и обратного хода. Указанная точка соответствует области метастабильной пассивности. Поэтому появляется возможность навязать металлу потенциал, соответствующий области метастабильной пассивности вблизи потенциала репассивации.

Величину флуктуаций электрического тока определяли путем интегрирования полученных хроноамперограмм.

Для обработки полученных результатов использовали программу Origin Pro 8 SR2. Для анализа данных выделяли интервал от 1000 до 2000 с., который характеризует начальный этап развития питтингов на поверхности металла, а также исключаются всплески тока, связанные с включением/выключением ячейки.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

После этого интегрировали данную зависимость по абсолютной величине. В результате получали число, которое характеризует суммарный ток от питтингов, образовавшихся на исследуемых образцах в ходе эксперимента.

Полученная в результате интегральная величина электрохимического шума и будет являться основной электрохимической шумовой характеристикой.

Далее с помощью Фурье-преобразования отфильтровывали сигналы, частоты которых были более 1 Гц и приводили полученную зависимость к нулю.

Согласно полученным результатам можно сделать вывод, что, несмотря на то, что исследованные стали практически одинаковы по основным свойствам и их химический состав схож между собой, стойкость против локальной (питтинговой) коррозии существенно различается. Проведенные исследования подтвердили предположение, что это возникает из-за различного электрохимического состояния поверхности образцов исследуемых сталей. Поэтому логично предположить, что и донорно-акцепторные свойства их поверхности еще до контакта с коррозионной средой также различаются.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КОНФОРМАЦИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ ПОЛИ-3-ГЕКСИЛТИОФЕНА В РАСТВОРАХ Ахмадеева Л.И., Лебедева Е.В., Лезов А.А., Безрукова М.А., Губарев А.С., Бушин С.В., Якиманский А.В., Цветков Н.В Физический факультет, Санкт-Петербургский государственный университет, Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург Уникальный код статьи: 52da3ac4779b Политиофены относятся к классу электроактивных полимеров, которые обладают свойством электронпроводимости за счет присутствия в полисопряженной -электронной системе делокализованных носителей.

Их особенностью является фотоэлектрохимическая активность, а также электрохромность, т.е. способность изменять цвет при варьировании электропотенциала. Введение в состав политиофенов боковых алкильных заместителей позволяет переводить их в состояние молекулярного раствора, увеличивает технологичность и дает возможность исследовать их свойства на молекулярном уровне.

В настоящей работе методами динамического и статического рассеяния света, вискозиметрии и скоростной седиментации были проведены исследования молекулярных свойств образцов:

поли-3-гексилтиофена в хлороформе.

Концентрационные зависимости поступательной диффузии, определенные методом динамического рассеяния света, практически отсутствовали. Движение седиментационной границы раствора фиксировали по положению максимума полосы поглощения образцов поли-3-гексилтиофена, это позволило работать с растворами малых концентраций(10 - 3 -10 - 4 г/дл). Также были определены значения характеристической вязкости образцов П-3-ГТ.

Усредненное значение показателя степени, связывающего размеры и молекулярную массу полимера, было определено из уравнений Марка-Куна-Хаувинка для коэффициента диффузии, коэффициента седиментации и характеристической вязкости (в области ММ (2,3 15,2) 103):

D ~ MsD –0. s0 ~ MsD 0. [] ~ M sD0,633- На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Полученное значение близкое к 0,5 свидетельствуют о том, что хлороформ является близким к термодинамически идеальному растворителем для П-3-ГТ.

Конформационный анализ для макромолекул П-3-ГТ выполнен с использованием модели обобщенной червеобразной цепи (associated Kratky Porod model, “a- KP model ”: [1,2].), в которой молекулярная масса единицы длинны цепи M L “shift factor”, является варьируемым параметром. Для этой модели получены значения персистентной длины а = 3.4 нм, диаметра d = 1.0 нм и среднего значения косинуса угла между направлением полимерной цепи и осью статистического сегмента cos = 0.758, и масса единицы длины M L = 5.35·109 см–1.

Благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 14-03- мол_а);

НИР из средств СПбГУ (проект №11.38.267.2014) Литература 1. H.Yamakawa // Pure Appl. Chem., 1976,vol.46, No1,p.135.

2. H.Yamakawa // Macromolecules, 1977,vol.10, No3,p.692-697.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛИГАНДА С ПОВЕРХНОСТЬЮ ФЕРМЕНТА АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ Аюпов Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С.

Казанский (Приволжский) федеральный университет Уникальный код статьи: 52dfe Проведена молекулярная динамика ацетилхолинэстеразы (АХЭ) с производным пиридоксина, которое располагалось на поверхности фермента рядом с входом в канал, ведущий в активный центр фермента.


Работа является продолжением исследований, посвященных оценке производных пиридоксин как кандидатов в лекарственные средства [1-4].

Так же эти исследования направлены на формирование методических разработок для анализа взаимодействий белков с лигандами, точнее, ферментов с возможными ингибиторами.

Молекулярная динамика проводилась в программе NAMD. Входные файлы для рассчета получены в программе Amber. Положение производного пиридоксина получено в ходе докинга в программе AutoDock в его приложении Vina и корректировалось в программе Avogadro.

Результаты и обсуждение Анализ динамики (таб.1) включал в себя измерение размеров "ворот" канала активного центра, расстояние между аминокислотными остатками, образующими "ворота" канала с производным пиридоксина и поиск наиболее выгодного пространственного положения лиганда для проникновения в канал (рис.1).

В таблице 1 в строке «нач» приведены начальные параметры измеряемых показателей, которые получены в ходе докинга. В строках 1-10 приведены средние значения измеряемых параметров в ходе молекулярной динамики, все измерения в - ангстремах.

В столбце I и II представлены средние расстояние между аминокислотами, образующими «ворота» в канал активного центра. По сравнению с начальными данными максимальное существенное отклонение в сторону уменьшения показаны между Ser286(O) – Asp74(OD2) (7,59 ), в сторону увеличения - Tyr334(O) – Trp279(CH2) (8.66 ). Отсутствие увеличения для I расстояние говорит о том, что изначально расстояние между данными аминокислотными остатками достаточно большое и изменение в сторону увеличения «площади На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ворот» от него не будет зависеть. Для расстояния II, ситуация обратная, именно от этих аминокислотных остатков зависит увеличение «площади ворот». На рис.1.1 показаны закрытые «ворота», на рис.1.2 «ворота»

открываются, и при этом изменяется пространственное положение аминокислоты Trp279, а именно его гетероцикла (бокового радикала).

Однако при анализе первой динамики было отмечено резкое увеличение II параметра — до 13,26, при этом видимая (визуализированная в программе VMD) площадь (S) «ворот» существенно не увеличивается.

Это происходит по той причине, что реперная точка (CH2) на боковом радикале Trp279 уходит вглубь канала. Подобное изменение в пространстве, скорее всего, положительно скажется на процессе проникновения в канал активного центра, но данный вопрос требует детального изучения.

Таблица 1.

I II III IV V VI VII Ser286(O) – Tyr334(O) – Trp279(CZ2) Ser286(O) Tyr334(O) ~ S № Сумма Asp74(OD2) Trp279(CH2) – Lig(N1) – Lig(N1) – Lig(N1) «ворот»

(III+IV+V) (IxII) нач 11,66 4,65 6,04 6,35 3,03 54,24 15, 1 11,46 8,66 7,19 6,71 3,46 99,41 17, 2 9,79 6,52 7,25 7,67 3,67 63,81 18, 3 10,3 5,82 6,8 6,65 3,1 59,95 16, 4 7,97 8,38 7,69 6,77 3,2 67,26 17, 5 13,31 6,06 6,91 6,87 3,19 80,67 16, 6 11,71 6,23 7,1 7,21 3,15 72,86 17, 7 10,07 5,26 7,07 7,53 3,31 52,86 17, 8 7,59 7,5 6,59 6,2 3,22 56,89 16, 9 11,44 6,69 7,03 7,57 3,7 75,79 18, 10 10,56 5,89 8,24 9,25 5,22 62,09 22, В столбце III, IV, V представлены средние расстояние между аминокислотами и лигандом (рис1.4). Данные значения введены в таблицу для того, чтобы понять как в ходе динамики ведет себя лиганд:

приближается ли он к «воротам», к какой аминокислоте ближе всего находится, и понять происходят ли изменения пространственного положения лиганда. Начальные данные этого параметра служат лишь отправной точкой для сравнения с расстояниями в ходе динамики. Если рассматривать положение лиганда, то он имеет невыгодное пространственное положение, его карбамоилированный фрагмент не направлен в сторону канала, а предположительно именно он должен взаимодействовать с ферментом в активном центре. Для проникновения На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

лиганда в канал необходимо искать иные начальные его положения в ходе докинга. Сами расстояния показывают хотя бы незначительное отдаление лиганда от всех аминокислотных остатков, образующих «ворота».

В столбцах VI и VII представлены средние значения S и суммы в ходе динамики, соответственно. Для S «ворот» характерно увеличение по сравнению с начальным положением, вследствие увеличения расстояний между Tyr334(O) – Trp279(CH2). Показатель суммы отдаления от аминокислот только увеличивается в сравнении от начальных положений (до 7 ).

Выводы.

Параметры «ворот» в среднем по всем динамикам колеблются от 10 х 5,2 до 11,4х8,6, достигая максимума в 1 динамике: 12х10,3. Данные значения позволяют производному пиридоксина преодолеть этот барьер.

Расстояние между аминокислотными остатками, образующими «ворота», и лигандом изменились в ходе молекулярной динамики несущественно, лиганд лишь незначительно отдалился от них. Выгодное положение лиганда для проникновения в канал активного центра найти не удалось, возможно, необходимо более детально рассмотреть проведенные молекулярные динамики, либо задать данное положение изначально, из докинга.

Заключение.

Данная работа поставила перед нами два вопроса: поиск начального положения лиганда, выгодного для проникновения в канал активного центра, еще на стадии докинга и изучение изменения пространственного положения бокового радикала аминокислотного остатка Trp279, которое возможно будет способствовать прохождению «ворот» лигандом.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Рис. 1. Молекулярная динамика фермент-лигандного комплекса. 1.1 – первоначальное положение лиганда (обозначен зелеными шарами) относительно фермента (весь белок показан в виде спиралей серого цвета, аминокислотные остатки канала и активного центра показаны в виде поверхности) при закрытом канале;

1.2 – положение лиганда при открытом канале;

1.3 – взгляд внутрь канала (светло-фиолетовым обозначен аминокислотный остаток Ser203);

1.4 – аминокислотные остатки - «ворота» канала в активный центр и лиганд (черные пунктирные линии — между атомами образующими «ворота», зеленые пунктирные линии — между атомом азота лиганда и реперными точками для анализа передвижения лиганда в динамике).

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Литература 1. Аюпов, Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С.. Докинг производных пиридоксина в активном центре холинэстераз. // Учен. зап. Казан.

ун-та. Сер. Естеств. Науки – 2011. – Т. 153, кн. 3. – С. 107-118.

2. Аюпов, Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С. Взаимодействие производного пиридоксина с активным центром ацетилхолинэстеразы // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки - 2012.- Т. 154, кн. 2. – С.

234-246.

3. А ю п о в, Р. Х., А к б е р о в а Н. И., Т а р а с о в Д. С. С т р у к т у р а ацетилхолинэстеразы как модельный объект при поиске специфичных ингибиторов биоинформационными методами // Мат. конфер.: На стыке наук. Физико-химическая серия. 24-25 января, 2013, стр. 15-17.

4. Аюпов, Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С. Докинг ацетилхолинэстеразы с различными лигандами в программе AutoDock // Мат. конфер.:

Математическое и компьютерное моделирование в биологии и химии.

Перспективы развития. 24 сентября, 2013, стр. 37-39.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ГЕРМАНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ С ГИДРОКСИДНЫМ ПРОТОННЫМ ПРОВЛОДНИКОМ ПРИ КОМНАИНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Байков Ю.М.

Физико-технический ин-т им. А.Ф.Иоффе РАН Уникальный код статьи: 52d6e7d1bd Макроскопическая гетероструктура, образованная как сборка «германий – гидроксидный протонный проводник – графит» генерирует электрическое напряжение аналогично величине такового у полимерных микротопливных элементов (0.7 V). Германий-содержащая гетероструктура может быть источником электрического тока для электрических устройств низкой мощности, при комнатной температуре и без использования благородных металлов. С фундаментальной точки зрения представляет интерес новая комбинация твердых гидроксидов с электродами из IV группы таблицы Менделеева.

В настоящее время уровень интереса к тем или иным электрохимически активным гетероструктурам определяется эффективностью их работы в источниках тока и/или напряжения различного технического назначения. Поиск и разработка компонент электрохимических устройств, как с новыми электролитами, так и с новыми электрод-электролитными сборками базирует на фундаментальных исследованиях электрохимической активности материалов, прежде всего, в аспекте именно совместимости как новых электролитов с известными электродами, так и новых электродов с известными электролитами. В этом сообщении обсуждается своеобразный вариант поисков, новизна которого определяется в основном неизвестной ранее комбинацией известных материалов в мембран-электродной сборке. Таковыми являются как твердый электролит на основе гидрата гидроксида калия, так и полупроводниковый электрод (Ge). Эксперминтально изучались электрохимически активные ячейки формулы (-)Ge| KOH*nH2O |C(+).

Электролит (далее, моногидрат) как протонный проводник начал впервые изучаться нами (с 2007 года). Он является одним из членов семейства хорошо и давно известной в физической химии системы «вода – гидроксид калия». Наш интерес связан с КOH*nH2O (n=0.5;

1.0;

2.0) [1, 2].. Графит (С) хорошо известен как многофункциональный электродный На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

материал и начал использоваться нами как противоэлектрод для Ni, Ti, интерметаллида TiFe и металлического олова (Sn). В недавней статье [ 3] было показано, что кремний (Si) в гетероструктурах с твердыми моно- и дигидратом гидроксида калия обладает электрохимической активностью, характер которой зависит от уровня легирования. Естественно, что было интересно добавить к уже изученным электродам из С, Si и Sn в контакте с твердыми гидросидными протониками еще один элемент IV группы – Ge.

Здесь мы приводим основные результаты вольт-амперных и импедансных исследований ячейки формулы (-)Ge | KOH.хH2O | C(+), где х=1.05. Выбор этого состава электролита с температурой кристаллизации между 130 и 147оС упрощает технологию формирования ячейки и позволяет избежать эффекта предплавления при измерениях в области комнатных температур. В качестве электродов использовали пластинки p-Ge (=28 0 hm.cm и графитовые стержни «для анализа»

(=6 mm). Межэлектродное расстояние составляло 1 сm. Сопротивление электролита при комнатных температурах составляло 1.3 – 2 kOhm.

Внутренний объем ячейки составлял ~7 сm3 для трубки или 10 cm3 для специально подобранного тефлонового стакана. В электролит последнего вводили также дополнительно третий Pt-электрод для измерений потенциала электродов. Сборка ячейки происходила в закрытом боксе с азотной атмосферой. Предварительно на воздухе закрепляли германиевый электрод. Затем в боксе в ячейку, нагретую до ~ 100оС, заливали электролит(150оС) и вводили угольный электрод. Как правило, через 5-10 минут обнаруживали разность потенциалов на ячейке 0.5 – 0.8 V, которая сохранялась при медленном охлаждении (для правильного формирования электролитного объема) и далее при комнатной температуре неограниченное время на уровне 0.7 V. Такая ячейка могла работать как источник тока на внешнюю нагрузку или проходить режим аналогичный зарядке аккумулятора. При возврате на режим разомкнутой цепи разность потенциалов на ячейке возвращалась к той же величине 0.7 – 0.72 V. (Подробности далее). Естественно было считать эту величину как ЭДС ячейки при 295 К. Температурная зависимость ЭДС требует специального изучения и здесь не обсуждается. Температура опытов составляла 23-25оС. Вольт-амперные и импедансные измерения выполнены на установке Solatron 1260 в интервале частот 1 mHz – 2 MHz. Из-за отсутствия разно-допированных образцов Ge не была получена информация о соответствующих вариациях термодинамики электрохимической активности, которые наблюдались для электрохимически активных гетероструктур с Si [ 3 ].

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Рассмотрим далее кинетический аспект электрохимической активности изучаемой гетероструктуры. В статье представлены результаты измерений ВАХ и импеданса ячейки в состоянии «как изготовлено» без каких-либо попыток улучшить характеристики, например специальной подготовкой электродов и/или вариацией состава электролита. В литературе отсутствуют (по нашим данным) результаты исследований и, тем более, применений гетероструктур формулы « твердый щелочной электролит – полупроводник». Поэтому необходимо отметить, что наши исследования являются своего рода альтернативными широко распространенным исследованиям ячеек с полупровод-никовыми электродами, но в электролитах с кислотными свойствами и в жидком состоянии, см. например [ 4], где изучалось поведение Ge в водных растворах NaOH.

Изготовленные ячейки хранились при комнатной температуре, но благодаря замкнутой конструкции не имели контакта с внешней атмосферой и их характеристики (ЭДС, импеданс в режиме разомкнутой цепи и вес) не изменялись. До начала основных измерений проводилась «тренировка» в режиме циклических вольт-амперных характеристик ( ВАХ ) от 0.4 V до 4V, т.е. равновесное состояние (0.7 V, Ge(-)), было внутри этого интервала (рис.1, врезка «а»). Через 5-6 циклов (20 mV/s) вид ВАХ стабилизировался и в последующих измерениях воспроизводился даже через 2 – 3 суток. Обратим внимание для дальнейшего, что при напряжениях на ячейке более 0.7 V на Ge -электроде увеличивается по абсолютной величине отрицательный потенциал, что приводит к выделению водорода и/или к гидрированию германия. В специально поставленных опытах с контролем газовой среды в электродном пространстве над Ge качественно это было отмечено. Однако выход по току составлял не более 15%. Вероятно большая часть тока расходовалась на образование гидридных форм, что отмечается в целом ряде работ [ 5- 6 ]. Эти факты и представления учитывались при анализе циклических ВАХ изучаемой ячейки. На рис. представлены кривые (1) и (2) рис.1 в координатах «log(|j|) - », где |j| абсолютное значение тока, -перенапряжение, т.е. отклонение напряжения на ячейке от равновесного (разорванная цепь!) состояния.

Для удобства обозрения данные по кривой (2) рис.1 показаны в тех же координатах «log(|j|) - » кружочками. Отличие этих кривых явно обусловлено различием интервала перенапряжений. Для основной кривой (1) интервал напряжений несимметричен относительно равновесного 0U cell 2.4 V, т.е -0.8  1.5. Кривая (2) на врезке соответствует более узкому, но симметпмчному интервалу 0Ucell1.5 V, На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

т.е. -0.70.7. Положительные значения  означают увеличение отрицательного потенциала Ge электрода и образование (распад) гидридной формы на границе Ge -моногидрат. Это проявляется также при реверсии развертки ВАХ в виде резкого изгиба в области U cell примерно равно 1.4 Vкривой (1) рис.1 и виртуального равновесного состояния при =0.6±0.1 на кривых (1) рис 2. На кривой (2) на рис.1 эти особенности практически малозаметны, т.к. количество электричества пропущенное через ячейку на полтора порядка меньше (~10mC и ~ 0. mC cответственно), а потому и количество образовавшейся гидридной формы существенно меньше. ( Эти данные получены интегрированием соответствующих ветвей ВАХ). По данным представленным на рис 2 токи электрохимического обмена на границах электрод-электролит при 295 К оцениваются минимум как 0.1 mA/cm2.

Результаты импедансных измерений исследуемой ячейки также могут быть объяснены на основе предположения о роли образования гидридной слоя на границе Ge-моногидрат из-за медленной диффузии водородных частиц (протонов?) вглубь электрода. На рис.3 показан общий вид импедансного спектра, полученного на одной и той же ячейке при разном её состоянии: бестоковое (1, =0±0.01 V) или близкое к нему 0.75 V (2, = 0.04±0.005 V ), в режиме «разрядки» через внешнюю нагрузку 0,51 V(3, = 0.17±0.02 V), в режиме «зарядки» 1.83 V (4, = -1.12±0.02 V), и 2.1 V (5, = - 1.42 ±0.02 V). Непосредственно указано напряжение на ячейке (sign Ge minus!). В скобках приведен номер импедансной кривой на рис. 3, и перенапряжение, знак которого зависит от режима. Перенапряжение для кривых 1-3 указано для Ge -электрода, для кривых 4 и 5 к Ge –электроду относится ~70% указанной величины ||. Использованная терминология соответствуют взгляду на изучаемую ячейку как на перезаряжаемую батарею.

Тривиальный подход для интерпретации спектров импеданса, как на набор сегментов окружностей, нарушается кривой (2), которая указывает на наличие емкости последовательно, соединенной с электролитом. Этот «конденсатор», отсутствующий в режиме разорванной цепи (кривая 1), возникает при подаче относительно небольшого напряжения на ячейку, при котором возрастает (по модулю) отрицательный потенциал германия. Высокое дифференциальное сопротивление ячейки в этом режиме заметно по ВАХ. Возможно здесь происходит образование двойного электрического слоя с участием пленки гидрида на границе электрод –электролит. Увеличение (по модулю) перенапряжения приводит к своего рода «пробою» и Ge начинает работает как металлический электрод. Об этом На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

свидетельствуют также кривые (3), (4) и (5) с четкой тенденцией исчезновения низко-частотного « хвоста» : деградация (3), разброс точек на хвостах (4) и (5). Последние можно объяснить длительностью низкочастотных измерений (0.01 Hz примерно равно 1,5, что приводит к образованию и распаду кластеров гидрида Ge. Соответствие ВАХ и импеданса на рис 2 отражено маркерами. Исследованная гетероструктура «германий(-)-моногидрат гидроксида калия- графит(+)»

электрохимически активна как в термодинамическом аспекте (ЭДС примерно равен 0.7 V), так в кинетическом (токи обмена 0.1 mA/cm2 при 295 К).

Автор благодарен М.Е.Компану и В.А.Климову за помощь и полезные обсуждения.

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики ячейки (+)C|KOH*H2O|Ge(-) при 295К в разных интервалах изменения напряжения: кривая 1 от 0 до 2.4 V, кривая 2 (врезка «b») от 0 до 1.5 V, криваяна врезке «a» от 0.4 Vдо 3.4 V. На кривых 1 и 2 нанесены маркеры от #1 до #5, соответствующие номерам кривых импеданса на рис.3. На врезке «а» цифры указывают порядок получения соответствующей части ВАХ.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Рис. 2. Представление ВАХ рис.1 в координатах «логарифм абсолютного значения тока – перенапряжение на ячейке». 1 – интервал 0 – 2.4 V, 2 – интервал 0 – 1.5 V. Штрих пунктирная линия – бестоковое состояние.

Указаны маркеры #4 и #5, соответствующие условиям измерений импеданса на рис.3.

На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

Рис. 3. Электрохимический импеданс при разных условиях работыячейки (+)C|KOH*H2O|Ge(-) при 295К в интервале частот 1 mHz -1 MHz. На кривых 1-3 Частоты максимума Z//на кривых 4 и 52.5Hz и 5Hz, а на кривых 1 – 3 указаны на рисунке.Величина перенапряжения, при которой снимался импеданс указана в таблице обозначений на рисунке.

Литература 1. Байков Ю.М., Мелех Б.Т., Коркин И.В.// Письма ЖТФ, 2010, т.36. в.10.

с.17- 2. Baikov Yu.M. // J.Power Sources, 2009, V.193. 1 Sp, 1is pp371- 3. Байков Ю.М.//Электрохимия, 2012, т.48 в.4. с.401- 4. S.Cattarin, M. Musiani// J.Electroanal.Chem. 2004, V.572, p.257- 5. Коноров П.П., Родионов Н.В., Яфясов А.М., Божевольнов В.М.//Письма ЖТФ, 2008, т.34, вып.3.с.39- 6. E.Scavetta, A.Mignan, D.Tonelli et al// Electrochem. Comm. 2013, V.30.

p.83- На стыке наук. Физико-химическая серия. Том I. Январь, 2014.

ДВА АЛГОРИТМА ДЛЯ АНАЛИЗА ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ЗАДЕРЖАННОЙ ВЫЗВАННОЙ ОТОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ Белов О.А., Алексеева Н.Н., Таварткиладзе Г.А.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.