Engineering of Low-Loss Metal for Nanoplasmonic and Metamaterials Applications

We have shown that alloying a noble metal (gold) with another metal (cadmium), which can contribute two electrons per atom to a free electron gas, can significantly improve the metals optical properties in certain wavelength ranges and make them worse in the other parts of the spectrum. In particular, in the gold-cadmium alloy we have demonstrated a significant expansion of the spectral range of metallic reflectance to shorter wavelengths. The experimental results and the predictions of the first principles theory demonstrate an opportunity for the improvement and optimization of low-loss metals for nanoplasmonic and metamaterials applications.Comment: 14 Pages, 4 figure

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ Е102, Е110, Е124, Е131 В ЙОГУРТЕ МЕТОДОМ ТВЕРДОФАЗНОЙ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ

Tartrazine E102, Yellow "Sunset" E110, Ponso 4R E124 and the Patented Blue E131 food synthetic dyes solid-phase extraction from yoghurts and biokefirs in a transparent polymethylmethacrylate matrix as a solid extractant was studied. The analytical signal was formed due to the accumulation of the dye in the volume of the polymer matrix without violating the transparency, and this corresponded to the wavelength of the maximum absorption of the corresponding dye. The sorption mechanism was based on the protonization of the carbonyl groups of PMM in the acidic media, and, as a result, the optode surface became positively charged. Therefore, the sorption of the R± form of the E131 dye and the azo dye anions occurred by the positively charged PMM surface. The effectiveness of the proposed approach was shown for the identification and determination of the 2 food-grade synthetic dyes content using the visual and spectrophotometric methods. The optimal conditions for the analysis corresponded to pH 3, the duration of dye extraction into the polymer matrix was 20 min, the range of the detected concentrations was 0.2–40.0  mg / kg with the detection limit of 0.05 mg/kg, and an excess of sweeteners and preservatives did not significantly affect the results of the analysis. The results of the determination of the listed dyes were demonstrated in the current work for the case of individual and group presence of dyes in biokefirs and yogurts. The proposed technique is simple in execution and could be carried out using the standard spectrophotometric equipment. The advantage of the developed method for the determination of artificial dyes in comparison with the method of spectrophotometric determination with liquid extraction is a significant increase in the sensitivity of determination due to the accumulation of analyte, the exclusion of turbidity of an aliquot and the absence of dye loss due to its transition into the supernatant, and then into the solid phase of the matrix.Keywords: colorimetric sensor, solid-phase spectrophotometry, polymethylmethacrylate matrix, synthetic food colorant, dairy productDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.002  A.A. Dudkina1, N.V. Saranchina1, T.N. Volgina1, N.A. Gavrilenko2, M.A. Gavrilenko11Tomsk Polytechnic University, 30 Lenin Ave, Tomsk, 634050, Russian Federation2Tomsk State University, 36 Lenin Ave, Tomsk, 634050, Russian FederationИзучена твердофазная экстракция пищевых синтетических красителей тартразин Е102, желтый «солнечный закат» Е110, понсо 4R Е124 и патентованный синий Е131 из йогуртов и биокефиров в прозрачную полиметилметакрилатную матрицу в качестве твердого экстрагента. Аналитический сигнал формируется вследствие накопления красителя в объеме полимерной матрицы без нарушения прозрачности и соответствует длине волны максимума поглощения соответствующего красителя. Механизм сорбции основан на том, что в кислых средах карбонильные группы ПММ способны подвергаться протонизации, за счет этого поверхность оптода становится положительно заряженной. Таким образом, происходит сорбция R± формы красителя Е131 и  анионов азокрасителей положительно заряженной поверхностью ПММ. Показана эффективность предложенного подхода для идентификации и определения содержания двух пищевых синтетических красителей визуальным и спектрофотометрическим методом. Найдены оптимальные условия проведения анализа: рН 3, продолжительность экстракции красителей в полимерную матрицу 20 минут, диапазон определяемых концентраций 0.2–40.0 мг/кг с пределом обнаружения 0.05 мг/кг, избыток подсластителей и консервантов не оказывает существенного влияния на результаты анализа. Приведены результаты определения перечисленных красителей, в том числе при их совместном присутствии в образцах биокефиров и йогуртов. Методика осуществляется на спектрофотометрическом оборудовании, либо простой полуколичественной визуальной оценкой. Преимуществом разработанной методики определения искусственных красителей по сравнению с методом спектрофотометрического определения с жидкостной экстракцией является значительное повышение чувствительности определения вследствие накопления аналита и исключения мутности аликвоты, а также отсутствие потерь красителя вследствие его перехода в надосадочную жидкость и, затем, в твердую фазу матрицы.Ключевые слова: колориметрический сенсор, твердофазная спектрофотометрия, полиметилметакрилатная матрица, синтетический пищевой краситель, молочный продуктDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2020.24.1.00

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРОМА(VI) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 1.5-ДИФЕНИЛКАРБАЗИДА, ИММОБИЛИЗОВАННОГО В ПОЛИМЕТАКРИЛАТНУЮ МАТРИЦУ

The interaction of chromium(VI) with 1.5-diphenylcarbazide immobilized in transparent polymethacrylate matrix was studied. The optimal conditions were found for interaction metal with reagent in solid phase. The solid-phase spectrophotometric procedure was proposed for determination of chromium(VI) with the range of determinated concentrations 0.05…1.0 mg/L and the detection limit 0.014 mg/L. The possibility of using thermal lens spectrometry as a more sensitive method of molecular absorption spectroscopy for lowering the limit of detection of chromium(VI) was studied. The thermal lens spectrometer with the modulated excitation beam at 514.5 nm was used for measurement thermal lens signal. Changes in the preparation of transparent polymethacrylate matrix and analytical procedures for photothermal measurements compared with spectrophotometry not required. The using of thermal lens spectrometry allowed decreasing of the detection limit to the value 0.002 mg /L. The range of determinated concentrations was 0.005…0.05 mg/L.Keywords: chromium(VI), polymethacrylate matrix, immobilized reagent, solid-phase spectrophotometry, solid-phase thermal lens spectrometry.(Russian)DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.012 1N.V. Saranchina, 2I.V. Mikheev, 1N.A. Gavrilenko, 2M.A. Proskurnin,3M.A. Gavrilenko 1Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russian Federation2M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russian Federation3Tomsk State University, Tomsk, Russian FederationИсследовано взаимодействие хрома(VI) с 1.5-дифенилкарбазидом, иммобилизованным в прозрачную полиметакрилатную матрицу. Найдены оптимальные условия взаимодействия металла, извлеченного из раствора матрицей, с реагентом в твердой фазе. Разработана методика твердофазно-спектрофотометрического определения хрома(VI). Предел обнаружения, рассчитанный по 3s-критерию, составил 0.014 мг/л, диапазон определяемых концентраций от 0.05 до 1.0 мг/л при объеме анализируемого раствора 50 мл. Исследована возможность применения термолинзовой спектрометрии как более чувствительного метода молекулярной абсорбционной спектроскопии для снижения предела обнаружения хрома(VI) без существенных изменений методики определения элемента полиметакрилатной матрицей с иммобилизованным дифенилкарабазидом заменяя твердофазную спектрофотометрию на твердофазную термолинзовую спектрометрию для детектирования аналитического сигнала. Предел обнаружения хрома(VI) с применением термолинзовой спектрометрии – 0.002 мг/л, диапазон определяемых концентраций от 0.005 до 0.05 мг/л.Ключевые слова: хром(VI), полиметакрилатная матрица, иммобилизованный реагент, твердофазная спектрофотометрия, твердофазная термолинзовая спектрометрия.DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2014.18.1.012

Nonlocal resistance and its fluctuations in microstructures of band-inverted HgTe/(Hg,Cd)Te quantum wells

We investigate experimentally transport in gated microsctructures containing a band-inverted HgTe/Hg_{0.3}Cd_{0.7}Te quantum well. Measurements of nonlocal resistances using many contacts prove that in the depletion regime the current is carried by the edge channels, as expected for a two-dimensional topological insulator. However, high and non-quantized values of channel resistances show that the topological protection length (i.e. the distance on which the carriers in helical edge channels propagate without backscattering) is much shorter than the channel length, which is ~100 micrometers. The weak temperature dependence of the resistance and the presence of temperature dependent reproducible quasi-periodic resistance fluctuations can be qualitatively explained by the presence of charge puddles in the well, to which the electrons from the edge channels are tunnel-coupled.Comment: 8 pages, 4 figures, published versio