Кафедра фізико-математичних наук
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item A mathematical model of transport kinetics of 99mTc radiotracers(2021) Shevtsova, OksanaThe proposed four-compartment mathematical model describes transport kinetics of 99m-technetium radiotracers at intravenous administration process with taking into account radiopharmaceutical accumulation, elimination and radioactive decay. The analytical solution of the model in a form of the well-known sum-of exponential solution was obtained. The dependencies of the tracer concentration versus the time are analyzed. The model can be easily verified by the radioactive tracer concentration data in the circulatory/lymphatic system measured at some time points, and the obtained data can be used to determine the transport coefficients. Time-activity dependencies were obtained and analyzed for each compartment. The model can be used for individual transport parameter calculation at administration of diagnostic/therapeutic dose loads.Item Two excitation pathways of Pr3+ ion emission in HfO2:Si:Pr films depending on crystalline phase transformations in annealing(2023) Garcia Andrade, Maria Alejandra; Torchynska, T.; Casas Espinola, Jose Luis; Vel´azquez Lozada, E.; Polupan, G.; Khomenkova, Larysa; Gourbilleau, F.The impact of annealing on the emission and transformation of the crystalline phases in Si rich HfO2:Pr films was investigated by analyzing the morphology, chemical composition, structure, and photoluminescence (PL) characteristics. Films were prepared by RF magnetron sputtering and monitored as-prepared and after annealing at 1000 ◦C for 5–60 min. Emission through host HfO2 defects has only been detected in spectra of as-prepared Si rich HfO2:Pr films. Heat treatment for 30 min stimulates a phase transformation together with the appearance of a tetragonal HfO2 phase and Si quantum dot (QDs). This last process is accompanied by appearance of bright emission of rare earth (RE) ions Pr3+ related to the transitions in the 4f energy levels. Additional annealing for 60 min stimulates the complete oxidation of the Si QDs with the formation of the SiO2 phase along with partial destruction of a tetragonal HfO2 phase. This last process is accompanied by the significant increase of the intensity of Pr3+ ion emission. Two forms of luminescence excitation in 4f energy levels of Pr3+ ions are discussed, related to energy transfer to Pr3+ ions, first from Si QDs and then from host defects in HfO2. These changes in the excitation pathways of Pr3+ ion emissions are stimulated by the transformations of the crystalline phases in the thermal treatment together with the generation of host HfO2 defects. Hafnia-based materials doped with RE elements are interesting for telecommunication technology and applications in waveguides and optoelectronic devices.Item Огляд сучасної філософії науки : Частина друга: Оцінні графи окремої науки(2022) Габович, Олександр; Кузнєцов, ВолодимирВиокремлено різновиди сучасної філософії математичних та природничих наук. Специфічні ознаки цих наук проаналізовано за допомоги графових класифікацій відповідних філософій. Під креслено важливість для всіх різновидів філософії науки використовуваних ними реконструкцій практичних теорій. У першій частині окреслено мету статті та розглянуто предметні та теоретичні, у другій — оцінні, називні, теоретико-реконструктивні та мовно-реконструктивні класифікації філософій науки, а також зроблено висновки щодо доцільності застосування цих класифікацій до філософій суспільних та гуманітарних наук.Item Огляд сучасної філософії науки : Частина перша: Метапроблема впорядкування та спеціалізація філософій науки(2022) Габович, Олександр; Кузнєцов, В.Поняття "філософія науки" незаперечно увійшло до сучасного філософського дискурсу. У філософському та науковому середовищах є різні тлумачення філософії науки. Власне науку традиційно вважають суспільною інституцією, створеною з метою здобуття та застосування знань про природні та штучні реалії. Водночас введення поняття "філософія науки" було б тривіальним, якби його обсяг зводився до перетину обсягів понять "наука" і "філософія". Перехід від тлумачення науки загалом до її розуміння як сукупності конкретних наук з особливими предметними галузями викликає виокремлення із загальної філософії науки групоцентрованих філософій наук на кшталт філософії біології, філософії психології, філософії технічних наук, філософії медицини, філософії соціальних наук, філософії інформаційних наук, філософії фізики, філософії математики, філософії філософії тощо. У статті виокремлено різновиди сучасної філософії математичних та природничих наук. Специфічні ознаки цих наук аналізовано за допомоги графових класифікацій відповідних філософій. Підкреслено важливість для всіх різновидів філософії науки використовуваних ними реконструкцій практичних теорій. У першій частині окреслено мету статті й розглянуто предметні та теоретичні класифікації філософій науки, у другій — оцінні, називні, теоретико-реконструктивні та мовно-реконструктивні, а також зроблено висновки щодо доцільності застосування цих класифікацій до філософій суспільних та гуманітарних наук. В підсумку автори висновують , що, незважаючи на популярність у філософсько-науковому середовищі різкого протиставлення класичної та некласичної фізики, для цього немає ґрунтовних об’єктивних підстав.Item Path of modern natural sciences: from discovery of realities to study of their attributes(2022) Gabovich, Alexander; Kuznetsov, VolodymyrWe analyze the development of the natural sciences according to the scheme: "… reality – attributes – reality – attributes". Any material reality is interpreted as a carrier of attributes manifested in a certain range of its experimental study and at a certain theoretical level of data understanding. More sophisticated experiments and refined theories lead to a more detailed and correct vision of realities and their attributes. The latter initiates new experiments and creation of new theories. These cognitive processes lead to the discovery of new material realities with their additional or refined attributes compared to those previously known. The objectivity and relative truth of scientific statements about the realities under study and their attributes are based on a qualitative or quantitative correspondence between theoretically calculated values of attributes and their experimentally measured values. We emphasize that the isolation and adequate historical and philosophical analysis of those cycles requires professional knowledge of the analyzed complex scientific material and cannot be implemented within the framework of oversimplified ideas about science and the role, which theories play in it. Examples of such ideas are the understanding of theories solely in terms of their refutation and confirmation or even the replacement of theories with fuzzy sociological concepts such as a paradigm and sociocultural determination of the scientific results. Those views often become the source of idealistic, irrational, and postmodernist interpretations of science and its history.Item Elucidation of conditions for excitation of surface polaritons in Mg0.2Zn0.8O ceramics using the disturbed total internal reflection method(2022) Melnichuk, Olexandr; Korsunska, Nadiia; Melnichuk, Lyudmyla; Khomenkova, Larysa; Venger, YevgenConditions for the excitation of surface polaritons in Mg0.2Zn0.8O ceramics have been theoretically analyzed for the first time, and the surface of the disturbed total internal reflection І(ν) / І0(ν) has been plotted, which is a three-dimensional representation of the transmission coefficient in the IR spectral interval. Its dependence on the frequency and incidence angle of radiation is determined. The external reflection IR spectra are measured to calculate the required optical and electrophysical parameters of ceramics using the method of dispersion analysis. The possibility of researching the resonant interaction between optical phonons and plasmons has been demonstrated. The obtained results are in good agreement with the literature data.Item Comprehensive investigation of Er2O3 thin films grown with different ALD approaches(2022) Khomenkova, Larysa; Merabet, H.; Chauvat, M.-P.; Frilay, C.; Portier, Xavier; Labbe, C.; Marie, P.; Cardin, J.; Boudin, S.; Rueff, J.-M.; Gourbilleau, F.The effect of Er precursor nature (Er(CpMe)3 or Er(tmhd)3) and annealing treatment at 500–1100 ◦C on the structural and optical properties of Er2O3 films grown on Si substrates by thermal or O2-plasma-assisted atomic layer deposition was studied by means of spectroscopic ellipsometry, Fourier-transform infrared spectroscopy, Xray diffraction, transmission electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy as well as photoluminescence method. An annealing at 500–800 ◦C resulted in the film crystallization mainly. Thermal treatment at high temperatures caused the formation of Er silicate phase due to the diffusion of Si atoms from the substrate in the films depth. This phase was found to be Er2SiO5 being crystallized at 1100 ◦C. Light emitting properties of the films are determined by Er2O3 native defects (like oxygen vacancies) and intra-4f shell transition in Er3+ ions. The latter dominated in the films annealed at 1000–1100 ◦C. The most intense Er3+ emission, observed in the films grown with O2-plasma-assisted approach, was explained by a lower contribution of oxygen vacancies as well as by pronounced crystallization of Er silicate phase. In this latter, the effect of concentration quenching of Er3+ luminescence was lower due to a larger distance between Er3+ neighbor ions.Item Enhancement of radiation-induced EPR signal in bioapatites(2022) Nosenko, Valentyna; Vorona, Igor; Lemishko, Serhii; Golovina, Iryna; Yukhymchuk, Volodymyr; Okulov, Serhii; Neimash, Volodymyr; Povarchuk, Vasyl; Solopan, Serhii; Belous, AnatoliiAmplification of a dosimetric EPR signal in mineralized biological materials available in limited quantities has been demonstrated in this paper. Powders of irradiated enamel, dentin, and bone tissue were placed into silica ampoules with the outer diameter close to 1.4 mm. To amplify the signal, the dielectric insert in the form of cylinder with the outer radius 2.85 mm, the inner radius 0.75 mm, and the height 1.85 mm made of a high-κ and low-loss ceramic material BaTi4O9 + 8.5% ZnO has been used. It has been shown that maximum signal amplification (about an order of magnitude) has been achieved when the sample is completely inserted into this dielectric. It has been found that the line shape of the dosimetric signal is not distorted, if using the dielectric insert. Decomposition of the amplified EPR spectra allowed us to determine the relative contribution of two types of CO2– radicals to the dosimetric signal, which coincides with the literature data.Item Size- and position-controlled Ge nanocrystals separated by high-k dielectrics(2022) Lehninger, D.; Honeit, F.; Rafaja, D.; Klemm, V.; Röder, C.; Khomenkova, Larysa; Schneider, F.; Borany, J. von; Heitmann, J.Germanium nanocrystals embedded in high-k dielectric matrices are of main interest for infrared sensing application, as a role model for Ge-based nanoelectronics passivation or for nonvolatile memory devices. The capability of the size control of those nanocrystals via rapid thermal processing of superlattice structures is shown for the [Ge–TaZrOx/TaZrOx]n, [Ge–TaZrOx/SiO2/TaZrOx]6, and [ TaZrOx/Ge–SiO2]n superlattice systems. All superlattices were deposited by radiofrequency magnetron sputtering. Transmission electron microscopy (TEM) imaging confirms the formation of spherically shaped nanocrystals. Raman scattering proved the crystallization of Ge above 700°C. The TaZrOx crystallizes above 770°C, associated with a phase separation of Ta2O5 and ZrO2 as confirmed by x-ray diffraction. For the composite layers having 3 nm and 6 nm thickness, the size of the Ge nanocrystals correlates with the deposited layer thickness. Thicker composite layers (above 9 nm) form two fractions of nanocrystals with different sizes. An additional SiO2 layer in the [Ge– TaZrOx/SiO2/TaZrOx]6 superlattice stacks facilitates the formation of larger and better separated Ge nanocrystals. The deposition of Ge-SiO2 composite layers separated by pure TaZrOx illustrates the barrier effect of TaZrOx against Ge diffusion. All three material systems allow the controlled formation of Ge nanocrystals in amorphous matrices at temperatures above 700 and below 770°C.Item Особливостi процесiв збудження фотолюмiнесценцiї у керамiцi оксиду цинку, легованої елементами I групи(2022) Корсунська, Надія; Маркевич, І.; Стара, Т.; Козоріз, К.; Мельничук, Людмила; Мельничук, О.; Хоменкова, ЛарисаДослiджено спектри домiшкової фотолюмiнесценцiї, спектри її збудження i спектри поглинання керамiки ZnO, легованої лiтiєм, мiддю i срiблом, а також нелегованої керамiки, спеченої в рiзних атмосферах. Показано, що легування керамiки акцепторами приводить до появи смуг люмiнесценцiї у видимому дiапазонi спектра, iнтенсивнiсть яких суттєво перевищує iнтенсивнiсть видимого випромiнювання нелегованих зразкiв. Виявлено, що в спектрах збудження цих смуг домiнує селективний максимум в областi 390–400 нм, зазвичай вiдсутнiй у спектрах збудження самоактивованих смуг люмiнесценцiї в нелегованих зразках. Запропоновано пояснення, що його поява зумовлена взаємодiєю мiж центрами випромiнювання i дефектами, якi виникають в околi домiшок, а оже-процес є найбiльш iмовiрним механiзмом передачi енергiї вiд цих дефектiв до центрiв випромiнювання. За допомогою синтезу керамiки у присутностi вуглецю показано, що поява такого максимуму в спектрах збудження люмiнесценцiї в нелегованих зразках зумовлена видаленням кисню з керамiки. Зроблено висновок щодо природи центрiв збудження домiшкової люмiнесценцiї.Item Effects of Electron Correlation inside Disordered Crystals(2022) Kruchinin, Sergei; Eglitis, Roberts; Babak, Vitaliy; Vyshyvana, Iryna; Repetsky, StanislavWe propose a novel approach for characterising the electron spectrum of disordered crystals constructed from a Hamiltonian of electrons as well as phonons and a diagram approach for Green’s function. The system’s electronic states were modelled by means of the multi-band, tight-binding approach. The system’s Hamiltonian is described based on the electron wave functions at the field of the atom nucleus. Our novel approach incorporates the long-range Coulomb interplay of electrons located in different lattice positions. Explicit interpretations of Green’s functions are derived using a diagram method. Equations are obtained for the vertex components for the mass operators of the electron–electron as well aselectron–phonon interplays. A system of equations for the spectrum of elementary excitations in the crystal is obtained, in which the vertex components for the mass operators of electron–electron as well as electron–phonon interplays are renormalised. Thismakes it possible to perform numerical computationsfor the system’s energy spectrum with a predetermined accuracy. In contrast to other approaches in which electron correlations are only taken into account in the limiting cases of an infinitely large and infinitesimal electron density, in this method, electron correlations are described in the general case of an arbitrary density. We obtained the cluster expansion of the density of states (DOS) of the disordered systems. We demonstrate that the addition of the electron-scattering mechanismsto the clusters is decreasing. This happens due to a growing number of positions in the cluster, which hang ontothe small parameter. The computing exactness is fixed by a small parameter for cluster expansion of Green’s functions of electrons as well as phonons.Item The charge 2 monopole via the ADHMN construction(2021) Braden, Harry W.; Enolski, VictorThis paper describes the exact solution of the gauge and Higgs fields for charge two su(2) Euclidean monopoles. Despite BPS monopoles having been studied for over 35 years, and having uncovered extraordinarily beautiful structures, such analytic reconstruction has (with the exception of some partial results that will later be recalled) proved too hard. We often know more about the moduli space of these solutions than we do the actual fields. This is particularly true in the charge two setting: the Atiyah-Hitchin manifold, the moduli space of the centred charge two monopoles, is a well-studied and rich object and yet the analytic solution of the fields has proved elusive. Recently a general program for reconstructing the gauge theory data for su(2) Euclidean monopoles of general charge has been given, circumventing a number of previously intractable steps. This lowest charge case is a useful testing ground and will produce a number of new results. (The spherically symmetric case for charge one and coincident charge n monopoles is amenable to other approaches.) We will compare our results with some of the numerical studies that have been undertaken. Although constructing exact solutions – be they of gravity or gauge theory – is often viewed as a rather recondite area of research analytic solutions give at the very least some control over numerical results.Item Corrigendum to "CO-PROX reactions on copper Y2O3-ZrO2 catalysts prepared by a single step co-precipitation technique" [Appl. Catal. B: Environ. 278 (1-12) (2020) 119258](2021) Marie, Olivier; Portier, Xavier; Korsunska, Nadiia; Khomenkova, LarysaI, Dr Olivier MARIE, in the name of the whole authors regret that confusion arose regarding the sample synthesis. The 3 mol.% Y2O3-ZrO2 nano-powders doped with Cu that were used in present article were indeed synthesized at the Material Science Department of Donetsk Institute of Physics and Engineering named after O.O. Galkin of NAS of Ukraine (DonPhTI NAS of Ukraine). The quality Management System of Material Science Department of DonPhTI NAS of Ukraine complies with requirements of the international standard ISO 9001:2015. The department works in field of physical materials science, nanomaterials and nanotechnologies, including the development of the perspective technologies, structural modification of functional oxide materials and production of composite zirconia nanopowders and ceramic materials. The department is open for collaboration with all scientists who adhere to scientific ethics in their research. Dr, Oksana Gorban, from DonPhTI NAS of Ukraine would also like to provide correction regarding the sample synthesis procedure. The correct proportion of precursors is as follows: ‘Two distinct initial molar ratio were used ZrO(NO3)2:Y(NO3)3:Cu(NO3)2= 93:6:1 and 86:6:8 that were further dissolved in distilled water.’ Finally the acknowledgements were incomplete. The missing project number is reported hereafter. ‘This work was partly supported by the National Academy of Sciences of Ukraine(project III-4-16) as well as the Ministry of Education and Sciences of Ukraine(project 89452).’ The authors would like to apologise for any inconvenience caused.Item Практикум з оптики "Інтерференція світла. Когерентність світла: визначення параметрів просторової когерентності джерела світла, спекл-контроль нанорозмірних нерівностей оптичної поверхні, просторові биття спектральних ліній, дослідження часової когерентності джерел світла"(2021) Мельник, РусланУ посібнику зібраний матеріал по часовій і просторовій когерентності оптичних джерел світла, їх дослідженню у навчальній лабораторії, викриваються способи досягнення умов спостереження чіткої інтерференційної картини. Посібник буде корисним у вивченні загальної фізики при підготовці бакалаврів фізики, а також бакалаврів природничих наук, які поглиблено вивчають фізику.Item Практикум з оптики "Інтерференція світла. Двоплічні інтерферометри: інтерферометр Жамена, високоточна рефрактометрія газів, визначення якості оптичних матеріалів на інтерферометрі Майкельсона, мікроінтерферометр Лінника у контролі якості запису амплітудно-фазових голограм"(2021) Мельник, РусланВисокоточні прилади здебільшого базуються на двопроменевих схемах інтерференції і приладах високої роздільної здатності багатопроменевої інтерферометрії. Тут зібрані описи робіт з двоплічними інтерферометрами для осягнення основного принципу їх використання – оптична різниця ходу співставна з порядками рівними або й меншими довжини хвилі видимого світла. Засобами інтерферометрії проводиться якість контролю оптичних поверхонь не доступна для механічних засобів. Матеріал буде корисним у вивченні загальної фізики при підготовці бакалаврів природничих наук.Item Практикум з оптики "Інтерференція світла методом поділу амплітуди. Лінії рівного нахилу на оптичних елементах, контроль їх якості, лінії рівної товщини, експерименти з кільцями Ньютона"(2021) Мельник, РусланОписи робіт хвильової оптики з інтерференції світла методом поділу амплітуди. Метод поділу амплітуд використовується в більшості двопроменевих інтерференційних приладів обладнання наукових лабораторій. У роботі з мікроскопом (кільця Ньютона) проводиться процедура визначення ціни поділки шкали окуляра за стандартною методикою калібрування мікроскопічних вимірювань (геометрична оптика). Посібник буде корисним у вивченні загальної фізики при підготовці бакалаврів природничих наук.Item Практикум з оптики "Інтерференція світла методом поділу хвильового фронту. Історичні досліди Френеля і Юнга, умови інтерференції точкових монохроматичних джерел світла, локалізація інтерференційних смуг, визначення характеристичних параметрів оптичних елементів"(2021) Мельник, РусланПосібник містить описи історичних робіт з інтерференції, які змінювали історію фізики, погляд науковців на природу світла, закладали базисні принципи хвильової оптики. Приведені відомості по первинному ознайомленню з інтерференцією хвиль, інтерференцією світла, умов отримання інтерференційної світлової картини, локалізації максимумів і мінімумів, залежності ширини інтерференційних смуг від кута сходження променів двопроменевої інтерференційної схеми, особливостей локалізації інтерференційних смуг методом поділу хвильового фронту світлових хвиль, отримання розмірів мікроскопічних об’єктів за інтерференцією, дифракцією світла на них, вимірювання довжини хвилі монохроматичного джерела випромінювання. У роботі з біпризмою закладений практикум з використання проектуючих властивостей об’єктиву, багатократного збільшення об’єкту в площині зображення спряженій площині предмету інтерференційної зони (геометрична оптика). Посібник буде корисним як при підготовці бакалаврів фізики, так і бакалаврів природничих наук, науки про людину у курсах загальної фізики.Item Практикум з оптики "Зміна поляризації світла на межі оптичних середовищ. Поляризаційні і пропускні властивості стопи"(2021) Дорош, Анатолій; Мельник, РусланОписи лабораторних робіт по експериментальному дослідженню часткової поляризації відбитого світла на межі оптичних середовищ, знаходженню кута Брюстера і визначення за ним показника заломлення оптичного матеріалу, аналізу поляризації світла відбитого і того, що пройшло, із застосуванням формул Френеля, співставлення розрахункової і експериментально отриманої поляризацій світла. Також містяться описи робіт по дослідженню пропускних, відбиваючих, поляризаційних властивостях стопи, аналізу характеристик світла від кількості елементів стопи.Item Практикум з оптики. "Зміна поляризації світла зумовлена анізотропією швидкості світла у кристалічній структурі, подвійне променезаломлення"(2021) Дорош, Анатолій; Мельник, РусланОписи лабораторних робіт по експериментальному дослідженню подвійного променезаломлення у одновісних кристалах і поліризаційних призмах, просвітлення поляризаційної установки поляризатором, матеріалами з штучно наведеною анізтропією. Приведений навчальний матеріал для осягнення фізичного змісту подвійного променезаломлення у одновісних кристалах.Item Практикум з оптики. "Зміна поляризації світла зумовлена анізотропним поглинанням середовища. Плеохроїзм і поляроїди"(2021) Дорош, Анатолій; Мельник, РусланОписи лабораторних робіт по експериментальному дослідженню закону Бугера-Ламберта, закону Малюса. Приведений матеріал по ознайомленню з частковою поляризацією світла зумовленою його анізотропним поглинанням, фізичними властивостями поляроїдів на основі плеохроїчних властивостей кристалічних структур.