Theoretical analysis of thermal destruction of dimethyl phosphates immobilized on dispersed silica surface

The calculations on the electronic and space structure have been carried out for both trimethyl phosphate molecule and that supported at silica surface within the frameworks of the SCF MO LCAO MNDO valence approximation. The routes of these systems destruction have been studied. The decomposition of trimethyl phosphate molecule chemically immobilized onto fumed silica surface has been shown to occur with absorption of small heat quantity (~19.1 kcal/mol). This explains a high effectiveness of the use of silicas modified by organic phosphorus derivatives as active components of fire-extinguishing powders

The distribution of functional of a trajectory of a particle executing a random walk in a disordered medium

The problem of finding the distribution of functional of a trajectory of a particle executing a random walk in a disordered medium containing both traps and obstacles is considered. As a model of a disordered medium, the Schirmacher model, which is the combination of the random barriers model and the multiple-trapping model, is used. Forward and backward Feynman-Kac equations with the boundary conditions at discontinuity points are formulated. As an example, the distribution of the residence time in a half-space is obtained. It is shown that the anomalous subdiffusion due to traps and that due to obstacles give very different distributions.Розв'язана задача про знаходження функції розподілу траєкторії частинки, що здійснює випадкові блукання в невпорядкованому середовищі, яке містить як пастки, так і бар'єри. В якості моделі невпорядкованого середовища використана модель Ширмахера, яка є комбінацією моделей випадкових бар'єрів і багаторазового захоплення частинки. Сформульовано прямі і зворотні рівняння Фейнмана-Каца з граничними умовами в точках розриву. Як приклад отримано розподіл часу перебування частинки в півпросторі. Показано, що різні типи аномальної субдифузії, обумовленої пастками і бар'єрами, дають функції розподілу, які сильно розрізняються.Решена задача о нахождении функции распределения траектории частицы, совершающей случайное блуждание в неупорядоченной среде, которая содержит как ловушки, так и барьеры. В качестве модели неупорядоченной среды использована модель Ширмахера, которая представляет собой комбинацию моделей случайных барьеров и многократного захвата частицы. Сформулированы прямые и обратные уравнения Фейнмана-Каца с граничными условиями в точках разрыва. В качестве примера получено распределение времени пребывания частицы в полупространстве. Показано, что различные типы аномальной субдиффузии, обусловленной ловушками и барьерами, дают сильно различающиеся функции распределения

Carbon Nanotubes as Electrodes of Electrochemical Sensors

Electrochemical sensors have large perspectives for exploration to presence of toxic compounds in environment determination. It have been shown advantages of paste electrodes of multi-walled carbon nanotubes to mercury (II) and chromium (VI) content in aqueous medium determination. The role of oxygen-containing groups at the nanotubes tips to the metal ions adsorption was discussed. These electrodes allow to determinate Hg (II) content in water at the lowest limit of 20 ng×dm-3 and Cr (VI) in concentration interval of 50–150 mcg×dm-3.Електрохімічні сенсори мають значні перспективи для використання як аналізаторів для визначення наявності в оточуючому середовищі токсичних сполук. Показані переваги пастових електродів із багатостінних вуглецевих нанотрубок для визначення вмісту ртуті (II) і хрому (VI) у водному середовищі. Розглядається роль кисневмісних функціональних груп в процесі адсорбції іонів металів. Такі електроди дозволяють визначати вміст Hg (II) у воді при її мінімальній концентрації 20 нг×дм-3 і Cr (VI) в інтервалі концентрацій 50–150 мкг·дм-3.Электрохимические сенсоры имеют большие перспективы для использования в качестве анализаторов для определения наличия в окружающей среде токсичных соединений. Показаны преимущества пастовых электродов из многостенных углеродных нанотрубок для определения содержания ртути (II) и хрома (VI) в водной среде. Рассматривается роль кислородсодержащих функциональных групп в процессе адсорбции ионов металлов. Такие электроды позволяют определять содержание Hg (II) в воде при ее минимальном содержании 20 нг×дм-3 и Cr (VI) в интервале концентраций 50–150 мкг·дм-3

Role of Ionized States of Water Molecules in the Reaction of Hydrolysis of Saccharose on Silica Surfaces

An ion-pair model has been proposed explaining the origin of acidic sites at the silica surface–aqueous solution interface. The results of quantum chemical simulation testify the idea on principal role of ion-pair state of water molecules in the hydrolysis of saccharose adsorbed on silica surface.Запропоновано модель іонних пар, яка пояснює виникнення кислотних центрів на межі поділу фаз поверхня кремнезему – вода. За допомогою квантово-хімічного моделювання було показано, що дисоційована вода відіграє істотну роль в гідролізі сахарози, адсорбованої на поверхні кремнезему.Предложена модель ионных пар, объясняющая возникновение кислотных центров на поверхности раздела фаз кремнезем – вода. С помощью квантово-химического моделирования было показано, что диссоциированная вода играет существенную роль в гидролизе сахарозы, адсорбированной на поверхности кремнезема

Electrostatic Field Tensities near Irregularities of Porous Silicon Surface

Equilibrium spatial structure of the Si89(OH)43H*36 cluster model simulated for a pyramid-like formation on porous silicon surface has been calculated within the frameworks of density functional theory method with 6-31G** basis set. The electron charge and electrostatic field distribution have been evaluated in the vicinity of such a formation. The electrostatic field tensity has been found to be great enough to ionize adsorbed organic molecules.Методом функціоналу електронної густини з використанням базисного набору 6-31 G** розраховано рівноважну просторову будову кластерної моделі складу Si89(OH)43H*36 для пірамідального утворення на поверхні поруватого силіцію. Одержано розподіл електронного заряду та електростатичного поля в околі такого утворення. Виявлено, що напруженість електростатичного поля достатня для іонізації адсорбованих органічних молекул.Методом функционала электронной плотности с использованием базисного набора 6-31 G** рассчитано равновесное пространственное строение кластерной модели состава Si89(OH)43H*36 для пирамидального образования на поверхности пористого кремния. Получено распределение электронного заряда и электростатического поля вблизи такого образования. Обнаружено, что напряженность электростатического поля достаточна для ионизации адсорбированных органических молекул

Forecasting of structural transformations in heat affected zone steel of 15Kh2NMFA at anti-corrosion cladding

Using mathematical modeling based on existing parametric regression equations the prediction of microstructure-phase transformations in heat affected zone( HAZ) metal of base material (steel 15Kh2NMFA) of WWER-1000 reactor vessel in arc cladding of protective anti-corrosion layer was carried out as well as performed comparative analysis of modeling results with obtained experimental data of dilatometric and metallographic analysis. The comparison of results ensures formation of bainite-martensite structure in HAZ metal of WWER-1000 reactor vessel, however a value of content of martensite in calculation and experimental determination is different on ⁓ 40…50%. To clarify the calculated results, a thermokinetic diagram of the decomposition of supercooled austenite was constructed for characteristic cooling rates (3; 4, and 5 °C/s) during the welding/surfacing thermal cycle. As a result, adequate parameters of the microstructure-phase composition in the HAZ of steel 15Kh2NMFA at corrosion-resistant cladding were obtained.Методами математичного моделювання на основі параметричних регресійних рівнянь виконано прогнозуванням мікроструктурних перетворень у металі зони термічного впливу (ЗТВ) сталі 15Х2НМФА корпусу реактора ВВЕР-1000 при дуговому наплавленні захисного антикорозійного шару, а також проведено порівняльний аналіз результатів моделювання з отриманими експериментальними даними дилатометричного і металографічного аналізу. Порівняння отриманих результатів підтверджує формування бейнітно-мартенситної структури в металі ЗТВ корпусу реактора ВВЕР-1000, однак вміст мартенситу при математичному та експериментальному моделюванні відрізняється на ⁓ 40…50%. Для уточнення розрахункових результатів була побудована термокінетична діаграма розпаду переохолодженого аустеніту для характерних швидкостей охолодження (3, 4 і 5 °С/с) при зварювальному/наплавочному термоциклі. В результаті було отримано адекватні параметри мікроструктури металу ЗТВ корпусної сталі 15Х2НМФА при антикорозійному наплавленні.Методами математического моделирования на основе параметрических регрессионных уравнений выполнено прогнозирование микроструктурных изменений в металле зоны термического влияния (ЗТВ) стали 15Х2НМФА корпуса реактора ВВЭР-1000 при дуговой наплавке защитного антикоррозионного слоя, а также проведен сравнительный анализ результатов моделирования с полученными экспериментальными данными дилатометрического и металлографического анализов. Сопоставление полученных результатов подтверждает формирование бейнитно-мартенситной структуры в металле ЗТВ корпуса реактора ВВЭР-1000, однако величина содержания мартенсита при расчетном и экспериментальном определении отличается на ⁓ 40…50%. Для уточнения расчетных результатов была построена термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита для характерных скоростей охлаждения (3; 4 и 5 °С/с) при сварочном/наплавочном термоцикле. В результате были получены адекватные параметры микроструктуры металла ЗТВ корпусной стали 15Х2НМФА при антикоррозионной наплавке

Nonlinear properties of high-Q optical microresonators in normal dispersion range

We demonstrate the generation of Kerr frequency combs and platicons in whispering gallery mode crystalline microresonators in normal group velocity regime at 780 nm and 1064 nm wavelengths

Simulation of the interaction between silica surface and acid or alkaline aqueous media

A quantum chemical analysis has been carried out of the equilibrium structure of hydrated HCl and HBr acid complexes and alkaline metal hydroxides on silica surface by means of density functional theory method with extended basis set 6-31++G(d,p) and exchange-correlation functional B3LYP. Deprotonation constants of silica surface hydroxyl group and of its cationic form have been calculated.Методом функціоналу густини з використанням розширеного базисного набору 6‑31++G(d,p) та обмінно-корреляційного функціоналу B3LYP проведено квантовохімічний аналіз будови гідратованих комплексів кислот HCl і HBr та гідроксидів лужних металів на поверхні кремнезему. Розраховані константи депротонування гідроксильної групи групи поверхні кремнезему і її катіонної форми.Методом функционала плотности с использованием расширенного базисного набора 6‑31++G(d,p) и обменно-корреляцийного функционала B3LYP проведен квантовохимический анализ строения гидратированных комплексов кислот HCl и HBr и гидроксидов щелочных металлов на поверхности кремнезема. Рассчитаны константы депротонирования гидроксильной группы поверхности кремнезема и её катионной формы

A Quantum Chemical Study on Levomycetin Interaction with Silica Surface

The biological activity of D(-)-threo-isomer of levomycetin is connected with presence of hydrogen bonding between hydroxyl groups of its alicyclic form. When grafted on silica surface (via impregnation), levomycetin increases its antimicrobial capability. Adsorption-induced changes in the structure and energy parameters of levomycetin molecules probably responsible of its activity have been studied by means of quantum chemistry. It has been found that descriptors of levomycetin bioactivity can be values of the LUMO energy and O-H…O hydrogen bond length within the propanediol fragment of the molecule.Біологічну активність D(-)-трео-ізомера левоміцетину пов’язують з присутністю в його аліциклічній формі водневого зв’язку між гідроксильними групами. Адсорбційно закріплений (шляхом імпрегнування) левоміцетин на поверхні кремнезему підвищує антимікробну здатність. Методами квантової хімії досліджено зміни структурних та енергетичних параметрів молекул левоміцетину, обумовлені адсорбцією, які можуть відповідати за його активність. Виявлено, що дескрипторами біологічної активності левоміцетину можуть бути енергія НВМО та довжина водневого зв’язку O-H…O в пропандіольному фрагменті молекули.Биологическую активность D(-)-трео-изомера левомицетина связывают с присутствием в его алициклической форме водородной связи между гидроксильными группами. Адсорбционно закрепленный (путем импрегнирования) левомицетин на поверхности кремнезема повышает антимикробную способность. Методами квантовой химии изучены изменения структурных и энергетических параметров молекул левомицетина, обусловленные адсорбцией, которые могут отвечать за его активность. Обнаружено, что дескрипторами биологической активности левомицетина могут быть энергия НВМО и длина водородной связи O-H…O в пропандиольном фрагменте молекулы

A quantum chemical analysis of dependence of the protolytic properties of silica primary particles on their composition and spatial structure

High disperse silica is used as a sorbent and carrier of medical preparations in various branches of medicine, biotechnology etc. due to its physico-chemical properties, in particular, rather developed surface, chemical inertness, considerable adsorption capacity. The protolytic equilibrium of silica surface is to be examined, because the structure of its hydroxylic layer determines its properties. When silicic acid is polymerized, an increase in the molecular mass of the particles formed and the acidic properties of oligomers are changed.Высокодисперсный кремнезем благодаря своим уникальным свойствам получил широкое использование как сорбент и носитель лекарственных средств в различных областях медицины, биотехнологии и т. Для разработки новых сорбентов на основе кремнезема необходимо хорошо понимать механизмы протонного обмена, происходящие в его поверхностном гидрокси-гидратной слое на молекулярном уровне. Полуэмпирическим методом РМ7 и методом функционала плотности с использованием расширенного базового набора (6-31++G(d, p)) проведен квантовохимический анализ строения фуллереноподобных полых молекул. Рассчитаны константы диссоциации гидроксильной группы для молекул, содержащих от одного до шестидесяти кремний-кислородных тетраэдров. Обнаружено, что при постадийном увеличении количества последних в олигомеры уменьшается величина константы депротонирования силанольних групп pKaВисокодисперсний кремнезем завдяки своїм унікальним властивостям набув широкого використання як сорбент та носій лікарських засобів в різних галузях медицини, біотехнології тощо. Для розробки нових сорбентів на основі кремнезему необхідно добре розуміти механізми протонного обміну, що відбуваються в його поверхневому гідрокси-гідратному шар,і на молекулярному рівні. Напівемпіричним методом РМ7 та методом функціоналу густини з використанням розширеного базисного набору (6-31++G(d,p)) проведено квантовохімічний аналіз будови фулереноподібних порожнистих молекул. Розраховані константи дисоціації гідроксильної групи для молекул, що містять від одного до шестидесяти силіцій-кисневих тетраедрів. Виявлено, що при постадійному збільшенні кількості останніх в олігомерах зменшується величина константи депротонування силанольних груп pKa