Functionalization of carbon nanomaterials for biomedical and nanocomposite applications

New derivatives of carbon nanostructures: nanotubes, nano-onions and nanocrystalline diamonds were obtained through fluorination and subsequent functionalization with sucrose. Chemically modified nanocarbons show high solubility in water, ethanol, DMF and can be used as biomaterials for medical applications. It was demonstrated that sucrose functionalized nanostructures can find applications in nanocomposites due to improved dispersion enabled by polyol functional groups. Additionally, pristine and chemically derivatized carbon nanotubes were studied as nanofillers in epoxy composites. Carbon nanotubes tailored with amino functionalities demonstrated better dispersion and crosslinking with epoxy polymer yielding improved tensile strength and elastic properties of nanocomposites

Lyapunov function in the hyper complex phase space

The paper deals with the development of background for defining Lyapunov functions for a wide range of linear dynamical objects. This background is based on assuming that the Lyapunov function is redundant energy in the considered object and this energy is dissipated only during controlled motion. We assume the full derivative of the Lyapunov function for an autonomous motion of the control objects equals zero and we use its summands to define linear algebraic equations. The solution of these equations allows us to find unknown terms of the Lyapunov function. The use of these terms, while the Lyapunov equation is being written down, shows that the left-hand expression in the Lyapunov equation is equal to the zero matrix. Thus, we avoid subjective assuming of quadratic form terms in the right-hand of the Lyapunov equation. We extend the proposed approach to the class dynamical system with uncertainty. This extension is performed by using interval methods, which allow defining object motions for minimal and maximal values of parameters. We show that for the control object, which parameters are not exactly known, one should consider two equations of object motions, which correspond to its trajectories on the boundaries of the intervals. Lyapunov functions are defined for these boundary trajectories. Since such an approach increases the number of the considered equations we offer to decrease them by using hyper-complex numbers while object equations are written down

A New Standard of Ukraine: The Kupyna Hash Function

The Kupyna hash function was approved as the new Ukrainian standard DSTU 7564:2014 in 2015. Main requirements for it were both high security level and good performance of software implementation on general-purpose 64-bit CPUs. The new hash function uses Davies-Meyer compression function based on Even-Mansour cipher construction. Kupyna is built on the transformations of the Kalyna block cipher (Ukrainian standard DSTU 7624:2014). In this paper we present the adapted English translated specification of the Kupyna hash function as it is described in the national standard of Ukraine

A New Encryption Standard of Ukraine: The Kalyna Block Cipher

The Kalyna block cipher was selected during Ukrainian National Public Cryptographic Competition (2007-2010) and its slight modification was approved as the new encryption standard of Ukraine in 2015. Main requirements for Kalyna were both high security level and high performance of software implementation on general-purpose 64-bit CPUs. The cipher has SPN-based (Rijndael-like) structure with increased MDS matrix size, a new set of four different S-boxes, pre- and postwhitening using modulo 2^{64} addition and a new construction of the key schedule. Kalyna supports block size and key length of 128, 256 and 512 bits (key length can be either equal or double of the block size). On the time of this paper publishing, no more effective cryptanalytic attacks than exhaustive search are known. In this paper we present the adapted English translated specification of Kalyna as it is given in the national standard of Ukraine

Удосконалення швидкісно–силових якостей спринтерів на етапі початкової підготовки

Relevance of research. The article deals with work in children’s and youth sports schools in the stages of initial training, which are characterized by a great variety of means and methods of training, which require the organization of young sportsmen, an initiative that promotes the improvement of all physical qualities and the upbringing of organizational skills and hard work of children. Physical education and sports, in particular, contribute to the comprehensive development of young athletes, in close connection with mental, moral, aesthetic education and labor education. Increasing the effectiveness of training young athletes - the most acute problem of school sports. The work of many sports schools is characterized by the loss of sports talents, as well as the lack of interest of children in sports. Traditional dissociation of general and sports schools in solving the problems of mass youth sports, lack of conformity of organizational forms of preparation by the achievements of modern methods. The purpose of the research is to develop and experimentally substantiate the program of development of speed and power qualities of athletes at the stage of initial training.. The purpose of the study consisted in determining the level of development of speed and power qualities of athletes at the stage of initial training, development of the program of development of speed and power qualities of sprinters, verification of the effectiveness of this program. Research methods: analysis of scientific and methodological literature, pedagogical observation, pedagogical testing, pedagogical experiment, methods of mathematical statistics. Results of the research. The results of the conducted researches show that under the influence of the developed technology indicators of speed and power qualities of young athletes have probably improved: from running at 30 m from a low start by 6,63 %, from running at 30 m from running − by 7,09 %, from running 300 m − by 1,27 %, long jump from the place − by 4,21 % and throw of the kernel by two hands by 41,4 %. The results of the pedagogical experiment show that the training process of athletes at the stage of initial training has its own specificity, due to their anatomical and physiological and psychological characteristics, as well as adaptation to the new conditions that result from the combination of training with training. Therefore, there is a need to look for new techniques and training methods that take into account the identified features. В статье рассмотрена  работа в детско-юношеских спортивных школах на этапах начальной подготовки, которые отличаются большим разнообразием средств и методов тренировки, которые требуют от юных спортсменов проявления организованности, инициативы, способствует совершенствованию всех физических качеств и воспитанию организационных навыков и трудолюбия детей. Осуществляемое в тесной связи с умственным, нравственным, эстетическим воспитанием и трудовым обучением физическое воспитание и спорт, в частности, способствует всестороннему развитию юных спортсменов. Повышение эффективности подготовки юных спортсменов - наиболее острая проблема школы спорта. Работу многих спортивных школ характеризует потери спортивных дарований, а также незаинтересованность детей в спорте. Традиционными стали разобщенность общеобразовательных и спортивных школ в решении задач массового юношеского спорта, недостаточное соответствие организационных форм подготовки достижением современ­ной методики. Цель исследования − состояла в определении уровня развития скоростно-силовых качеств спортсменов на этапе начальной подготовки, разработка программы развития скоростно-силовых качеств спринтеров, проверка эффективности данной программы. Задача исследования состояла в определении уровня развития скоросно-силовых качеств спортсменов на этапе начальной подготовки, разработка программы развития скоростно-силовых качеств спринтеров, проверка эффективности данной программы. Методы исследования: анализ научно-методической литературы, педагогическое наблюдение, педагогическое тестиро­вание, педагогический эксперимент, методы математической статистики. Результаты исследования. Резуль­таты проведенных исследований свидетельствуют, что под влиянием разработанной технологии показатели скоростно-силовых качеств юных спортсменов достоверно улучшились: в беге на 30 м с низкого старта на 6,63 %, в беге на 30 м с ходу − на 7,09 %, в беге 300 м − на 1,27 %, прыжка в длину с места − на 4,21 % и броска ядра двумя руками на 41,4 %. Результаты проведенного педагогического эксперимента свидетельствуют о том, что учебно-тренировочный процесс спортсменов на этапе начальной подготовки имеет свою специфику, обусловленную их анатомо-физиологическими и психологическими особенностями, а также приспособлением к новым условиям, которые возникают в результате сочетания тренировки с учебой в школе. Поэтому есть необходимость в поисках новых приемов и методов тренировки, учитывающих выявлены особенности.Актуальність дослідження. У статті розглянуто роботу в дитячо–юнацьких спортивних школах на етапах початкової підготовки, які відрізняються великим різноманіттям засобів та методів тренування, які вимагають від юних спортсменів прояву організованості, ініціативи, що сприяє вдосконаленню всіх фізичних якостей та вихованню організаційних навичок та працелюбності дітей. Здійснюване в тісному зв’язку з розумовим, моральним, естетичним вихованням і трудовим навчанням фізичне виховання та спорт, зокрема, сприяє всебічному розвитку юних спортсменів. Підвищення ефективності підготовки юних спортсменів – найбільш гостра проблема школи спорту. Роботу багатьох спортивних шкіл характеризують втрати спортивних дарувань, а також незацікавленість дітей у спорті. Традиційними стали роз’єднаність загальноосвітніх і спортивних шкіл у вирішенні завдань масового юнацького спорту, недостатня відповідність організаційних форм підготовки досягненням сучасної методики. Мета дослідження – розробити і експериментально обґрунтувати програму розвитку швидкісно–силових якостей легкоатлетів на етапі початкової підготовки. Завдання дослідження полягало у визначенні рівня розвитку швидкічно-силових якостей спортсменів на етапі початкової підготовки, розробка програми розвитку швидкісно - силових якостей спринтерів, перевірка ефективності даної програми. Методи дослідження: аналіз науково–методичної літератури, педагогічне спостереження, педагогічне тестування, педагогічний експеримент, методи математичної статистики. Резуль­тати дослідження. Результати проведених досліджень засвідчують, що під впливом розробленої технології показники швидкісно–силових якостей юних спортсменів вірогідно покращились: з бігу на 30 м з низького старту на 6,63 %, з бігу на 30 м з ходу – на 7,09 %, з бігу 300 м – на 1,27 %, стрибка у довжину з місця – на 4,21 % та кидка ядра двома руками на 41,4 %. Результати проведеного педагогічного експерименту свідчать про те, що навчально– тренувальний процес спортсменів на етапі початкової підготовки має свою специфіку, зумовлену їх анатомо–фізіологічними і психологічними особливостями, а також пристосуванням до нових умов, які виникають в результаті поєднання тренування з навчанням у школі. Тому є необхідність у пошуках нових прийомів та методів тренування, що враховували б виявлені особливості. Ключові слова: контроль, навантаження, тренувальний процес, фізичний стан, швидкісні якості, силова підготовленість

Розвиток силових якостей легкоатлетів-метальників груп підвищення спортивної майстерності за допомогою засобів кросфіту

Topicality of the study is caused by the introduction into the training process of students engaged in enhancement sports skills groups (the group of throw), a popular type of motor activity in Ukraine, a crossfit. The program of which includes functional complex exercises of power direction. The purpose of the study is to develop and experimentally test the impact of the Crosfit program on raising the level of strength and athletic skills of the track and field athletes-throwers of higher education institutions. Results of the Research. Analyzing the results of the test at the beginning of the experiment, we have found that the control group (CG) exceeds the results of the experimental group (EG) in almost all of the indicators, but at the same time it should be noted that if we take average indicators, thus the experimental group showed results not worse than the control group. This is evident in jumping on a 50 cm pedestal for 30 seconds, also the left hand dynamometry and the flexed arm hangs, where a slight advantage was recorded. The results of the conducted researches at the end of the experiment indicate that higher percent of the increase in strength training indicators is noted at the track and field athletes-throwers of EG compared with the CG, which at the explosive force averagely was 12,25 %, accordingly at maximum strength – 6,75 % and in force endurance (static and dynamic) – 20,75 %. In addition, if at the beginning of the experiment, EG was inferior at the athletic skills with 6 results of the 3rd grade level and 2 of the 2nd grade compared to 5 results of the 3rd grade of CG and 3 results of the 2nd grade. Then at the end of the experiment there is a dynamics of increasing athletic skill at EG (7 – the 2rd grade, 1 – 1st grade) in comparison with CG (6 – 2nd grade, 2 – 3rd grade). Conclusions. The results of the conducted pedagogical experiment indicate that the program for increasing the level of power qualities of the throw athletes using the means of Crosphit contributed to the development of strength, speed and power of the throw athletes and had led the throwing training process to a high-quality level.Актуальность исследования обусловлена внедрением в учебно-тренировочный процесс студентов, занимающихся в группах повышения спортивного мастерства, популярного в Украине вида двигательной активности кросфита, в программу которого входят функциональные комплексные упражнения силовой направленности. Цель исследования – разработать и экспериментально проверить влияние Кросфит-программы на повышение уровня силовых качеств и спортивного мастерства легкоатлетов-метателей в учреждениях высшего образования. Результаты исследования. Анализируя результаты тестирования в начале эксперимента, мы наблюдаем, что контрольная группа почти по всем показателям  превышает  результат  участников экспериментальной группы, но в тоже время, необходимо отметить, что если взять средние показатели, то экспериментальная группа имеет результаты не хуже чем контрольная. Это видно в заскакивании на тумбу 50 см за 30 секунд, динамометрии левой кисти и висе на согнутых руках, где фиксируется незначительное преимущество. Результаты проведенных исследований в конце эксперимента свидетельствуют, что выше процент прироста показателей силовой подготовленности отмечается у легкоатлетов-метателей ЭГ, по сравнению с КГ, который в среднем составил во взрывной силе 12,25 %, в максимальной – 6,75 % и в силовой выносливости (статической и динамической) – 20,75 %. К тому же, если в начале эксперимента ЭГ уступала в спортивном мастерстве, имея шесть результатов уровня III разряда и два – ІІ-го, по сравнению с 5-ю результатам третьего разряда КГ и 3-мя – II-го, то в конце эксперимента наблюдается динамика повышения спортивного мастерства в ЭГ (7–II разряд, 1–I-й), по сравнению с КГ (6–II разряд, 2–III-й). Выводы. Результаты проведенного педагогического эксперимента свидетельствуют, что программа повышения уровня силовых качеств метателей с использованием средств кросфита  способствовала развитию силы, скорости и мощности в метателей и вывела тренировочный процесс в метаниях на более высокий, качественный уровень.Актуальність дослідження зумовлена впровадженням у навчально–тренувальний процес студентів, котрі займаються в групах підвищення спортивної майстерності (група метання), популярного в Україні виду рухової активності – кросфіт – у програму якого входять функціональні комплексні вправи силової спрямованості. Мета дослідження – розробити та експериментально перевірити вплив кросфіт-програми на підвищення рівня силових якостей та спортивної майстерності легкоатлетів-метальників закладів вищої освіти. Результати дослідження. Аналізуючи результати тестування на початку експерименту, ми виявили, що контрольна група майже за всіма показниками перевищує результати учасників експериментальної групи, але вожночас потрібно відзначити, що якщо взяти середні показники, то експериментальна група мала показники не гірші ніж контрольна. Це видно в застрибуваннях на тумбу 50 см за 30 секунд, динамометрії лівої кисті та висі на зігнутих руках, де зафіксовано незначну перевагу. Результати проведених досліджень у кінці експерименту засвідчують, що вищий відсоток приросту показників силової підготовленості спостерігаємо в легкоатлетів-метальників ЕГ, порівняно з КГ, який у середньому становив у вибуховій силі 12,25 %, у максимальній силі – 6,75 % та в силовій витривалості (статичній і динамічній) – 20,75 %. До того ж, якщо на початку експерименту ЕГ поступалась у спортивній майстерності, маючи шість результатів рівня ІІІ розряду й два – ІІ-го, порівняно з 5-ма результатами третього розряда КГ та 3-ма результатами ІІ-го, то в кінці експерименту  простежуємо  динаміку  підвищення  спортивної  майстерності  в ЕГ (7– II розряд, 1–I-й), порівняно з КГ (6–II розряд, 2–III-й). Висновки. Результати проведеного  педагогічного  експерименту свідчать, що програма підвищення рівня силових якостей метальників із використанням засобів кросфіту сприяла розвитку сили, швидкості та потужності в метальників і вивела тренувальний процес у метаннях на більш високий, якісний рівень

Inner speech as a brain mechanism for preconditioning creativity process

The current domain of creativity studies is characterized by a high diversity of psychological and neuroscience techniques and methods researchers use. However, the role of verbal processes, especially inner speech, remains underrepresented in this area. Existing studies point to the heterogeneity of inner speech brain mechanisms involved in creative thinking. While consciously controlled verbalized thoughts are associated with the activity of task-dependent brain networks (TPN), especially lateral-frontoparietal network (L-FPN), non-voluntary, mind-wandering thoughts are supposed to correlate with default-mode networks (DMN) activity. While DMN activity leads to an increased number of creative ideas, L-FPN activity results in fewer ideas but increased idea originality. From this point, rest state and state of getting prepared (preconditioning) to task completion, when both mind-wandering and control thoughts occur, are of specific interest. In our study, 49 volunteers completed divergent thinking tasks with rest state and preconditioning state preceded. We later divided all participants into two groups – with low and high creativity levels based on their performance during divergent tasks. EEG was recorded during rest state and preconditioning state and analyzed based on power spectrum and sLORETA data. Our results show an essential role of preconditioning alpha-2 EEG subband in creative thinking performance. The originality of the task solution correlates with the activity of L-FPN structures, while DMN activity does not differ significantly between the two groups. Disclosure Statement No potential conflict of interest was reported by the authors. * Corresponding author: Oleksandr Zhuravlov, 0000-0002-7823-0338 [email protected]

Mathematical Justification of the Sports Selection of Jumpers in the Water at the Stage of Initial Training

The relevance of the issue is determined by the fact that an athlete possessing genetic and physiological abilities that were discovered in time can master a complex jumping program and execute it excellently at a high technical level. Therefore, it is important to mathematically substantiate the criteria for children enrollment to the sports schools. The Purpose of the Study is to determine indicators affecting sports readiness, to calculate their prognostic significance and to form criteria for the selection of jumpers into the water at the stage of initial training. Stuff Material and Methods. The research was organized over three stages in the period from January 2020 to December 2021, with the determination of the normative assessment of technical readiness, the conduct of an ascertaining pedagogical experiment and factor analysis, the calculation of multiple regression equations relative to the total coefficient of difficulty of arbitrary jumps and the average coefficient of the complexity of jumps. 139 boys (10,98±0,1 years; range: 9–13 years) and 96 girls (11,02±0,1 years; range: 9–13 years) beginners (schoolchildren) took part in the study. The number of athletes is divided by age groups: boys – 9 years old (n=25); 10 years (n = 30); 11 years (n = 30); 12 years (n = 31); 13 years old (n = 23); girls – 9 years old (n=16); 10 years (n=23); 11 years (n=18); 12 years (n=21); 13 years old (n=18). The study was organized and carried out with athletes of the Junior High School (Lviv) and Yantar Junior High School (Novoyavorivsk). During the educational and training meetings, testing and measuring of anthropometric indicators, determination of the speed of a simple sensorimotor reaction and conscious self-regulation of sensorimotor activity, research of vestibular stability were carried out. All measurements were taken before training in the morning and in the afternoon at 9:00 and 15:00. According to the Results of the Research, the indicators that have prognostic significance for the success of the sport`s improvement of young jumpers at the stage of improving their sports training have been determined. The total indicators of physical fitness, the nystagmus amplitude during and after turning to the right, the speed of a simple motor reaction have been included. The comprehensive assessment obtained by calculating multiple regression equations has a high prognostic value and is an effective method of predicting the success of the sport`s improvement of young jumpers at the stage of initial sports training. Conclusions. It is proved that the comprehensive assessment obtained by calculating multiple regression equations has a high prognostic value and is an effective method of predicting the success of the sport`s improvement of young jumpers at the initial sports training stage

Functionalization of Nanocarbons for Composite, Biomedical and Sensor Applications

New derivatives of carbon nanostructures: nanotubes, nano-onions and nanocrystalline diamonds were obtained through fluorination and subsequent functionalization with sucrose. Chemically modified nanocarbons show high solubility in water, ethanol, DMF and can be used as biomaterials for medical applications. It was demonstrated that sucrose functionalized nanostructures can find applications in nanocomposites due to improved dispersion enabled by polyol functional groups. Additionally, pristine and chemically derivatized carbon nanotubes were studied as nanofillers in epoxy composites. Carbon nanotubes tailored with amino functionalities demonstrated better dispersion and crosslinking with epoxy polymer yielding improved tensile strength and elastic properties of nanocomposites. Reductive functionalization of nanocarbons, also known as Billups reaction, is a powerful method to yield nanomaterials with high degree of surface functionalization. In this method, nanocarbon salts prepared by treatment with lithium or sodium in liquid ammonia react readily with alkyl and aryl halides as well as bromo carboxylic acids. Functionalized materials are soluble in various organic or aqueous solvents. Water soluble nanodiamond derivatives were also synthesized by reductive functionalization of annealed nanodiamonds. Nanodiamond heat pretreatment was necessary to yield surface graphene layers and facilitate electron transfer from reducing agent to the surface of nanoparticles. Other carbon materials such as activated carbon and anthracite coal were also derivatized using reductive functionalization to yield water soluble activated carbon and partially soluble in organic solvents anthracite. It was shown that activated carbon can be effectively functionalized by Billups method. New derivatives of activated carbon can improve water treatment targeting specific impurities and bio active contaminants. It was demonstrated that functionalized carbon nanotubes are suitable for real time radiation measurements. Radiation sensor incorporating derivatized carbon nanotubes is lightweight and reusable. In summary, functionalization of carbon nanomaterials opens new avenues for processing and applications ranging from biomedicine to radiation sensing in space

Особливості ортопедичного забезпечення хворих з деформаціями стоп вкладними ортопедичними виробами

On the basis of the results of an extensive clinical-radiological and podometric examination of 864 children and adults with the most common foot deformities (flat valgus, broad foot and hollow varus), indications and peculiarities of their orthopaedic provision were determined. Also, design features and parameters of corrective elements of orthopaedic insoles and footwear were grounded. An opportune use of corrective insoles and rational footwear in the therapeutic process normalized axial relationships in both the foot and the “foot - lower extremity - pelvis - vertebral column” system, thereby creating necessary conditions for the development of the foot and above-located segments of the locomotor system in the natural, anatomically and functionally advantageous position, and ensuring the harmonious physical development of the patient.На основании результатов широкого клинико-рентгенологического и подометрического обследования 864 детей и взрослых с наиболее распространенными деформациями стоп — плосковальгусной, поперечнораспластанной и половарусной определены показания и особенности их ортопедического обеспечения. При этом обоснованы конструктивные особенности и параметры корригирующих элементов вставных ортопедических стелек и обуви. Своевременное применение в лечебном процессе ортопедических стелек и рациональной обуви нормализует осевые взаимоотношения как в стопе, так и в системе «стопа — нижняя конечность — таз — позвоночник», что создает необходимые условия для развития стопы и вышележащих сегментов опорно-двигательной системы в естественном, анатомически и функционально выгодном положении и способствует гармоничному физическому развитию пациента.На підставі результатів широкого клініко-рентгенологічного та подометричного обстеження 864 дітей і дорослих з найбільш поширеними деформаціями стоп — плосковальгусною, поперечнорозпластаною та порожнисто-варусною визначено показання та особливості ортопедичного їх забезпечення. При цьому обґрунтовано конструктивні особливості та параметри коригувальних елементів вставних ортопедичних устілок та взуття. Своєчасне застосування в лікувальному процесі ортопедичних устілок та раціонального взуття нормалізує осьові взаємовідношення як в стопі, так і в системі «стопа — нижня кінцівка — таз — хребет», що створює необхідні умови для розвитку стопи та вищерозташованих сегментів опорно-рухової системи в природному анатомічному та функціонально вигідному положенні і сприяє гармонійному фізичному розвиненню пацієнта