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

The spatial separation of electron-hole pairs in Si/Ge heterostructures

Photogeneration and transport of nonequilibrium charge carriers, and the determination of photoresponce mechanisms in semiconductor SiGe/Si and SiGe/SiO₂/p-Si heterostructures with nanoisland were investigated. The structures were grown by molecular beam epitaxy technique. The work generalizes the results of studies of morphological, structural, optical and electrical properties of heterostructures with nanoscale objects – quantum dots and quantum wells. It is shown that the photoconductivity of nanoheterostructures SiGe/Si in the infrared range depending on the component composition, size and magnitude of the mechanical stresses in nanoislands Si1-xGex is determined by interband and intraband transitions involving localized states of the valence band of the Ge nanoscale objects. The effects of long-decay photoconductivity and optical quenching of conductivity in SiGe/SiO₂/p-Si heterostructures with SiGe nanoclusters was found to be caused by variations of the electrostatic potential in the near-suraface region of p-Si substrate and optically-induced spatial redistribution of trapped positive charges between SiO₂/Si interface levels and localized states of Ge nanoislads. Adsorption complexes of germanium on the reconstructed Si(001)(4×2) surface have been simulated by the Si₉₆Ge₂Н₈₄ cluster. For Ge atoms located on the surface layer of the latter, DFT calculations (B3LYP, 6-31G**) of their 3d semicore-level energies have shown a clear-cut correlation between the chemical shifts and mutual arrangement of Ge atoms.Були досліджені фотогенерація і транспорт нерівноважних носіїв заряду і визначений механізмфотовідповіді в напівпровідникових SiGe/Si і SiGe/SiO2/Siр-гетероструктурах з наноострівцями. Зразки були вирощені методом молекулярно-променевої епітаксії. У роботі узагальнені результати досліджень морфологічних, структурних, оптичних та електричних властивостей гетероструктур з нанорозмірними об'єктами – квантовими точками і квантовими ямами. Показано, що фотопровідність наногетероструктури SiGe/Si в інфрачервоному діапазоні в залежності від компонентного складу, розмірів і величини механічних напружень в наноострівців Si1-xGex визначається міжзонними і внутрізонними переходами за участю локалізованих станів валентної зони Ge нанорозмірних об'єктів. Були встановлені ефекти фото- довгострокового розпаду і оптичного затухання провідності в SiGe/SiO₂/п-Si гетероструктур з SiGe нанокластерами, які викликані змінами електростатичного потенціалу в приповерхневій зоні р-Si підкладки і оптично-індукованого просторового перерозподілу захоплених позитивних зарядів між рівнями межі розділу SiO₂/Si і локалізованих станів Ge наноострівців. Були вивчені адсорбційні комплекси германію на реконструйованій грані Si (001) (4×2) на прикладі кластера Si₉₆Ge₂Н₈₄. Для атомів Ge, локалізованих в приповерхневому шарі кластера, результати розрахунків методом ТФГ (B3LYP, 6-31G**) положення їх 3d-остовних рівнів свідчить про кореляцію між хімічним зсувом Ge (3d) і хімічним оточенням атомів германію.Были исследованы фотогенерация и транспорт неравновесных носителей заряда и определен механизм фотопроводимости в полупроводниковых SiGe/Si и SiGe/SiO₂/Siр-гетероструктурах с наноостровками. Структуры были выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии. В работе обобщены результаты исследований морфологических, структурных, оптических и электрических свойств гетероструктур с наноразмерными объектами – квантовыми точками и квантовыми ямами. Показано, что фотопроводимость наногетероструктуры SiGe/Si в инфракрасном диапазоне в зависимости от компонентного состава, размеров и величины механических напряжений в наноостровках Si1-xGex определяется межзонными и внутризонными переходами с участием локализованных состояний валентной зоны Ge наноразмерных объектов. Были установлены эффекты фото долгосрочного распада и оптического затухания проводимости в SiGe/SiO₂/п-Si гетероструктур с SiGe нанокластерами, которые вызваны изменениями электростатического потенциала в приповерхностной зоне р-Si подложки и оптически индуцированного пространственного перераспределения захваченных положительных зарядов между уровнями границы раздела SiO₂/Si и локализованных состояний Ge наноостровков. Были изучены адсорбционные комплексы германия на реконструированной грани Si(001)(4×2) на примере кластера Si₉₆Ge₂Н₈₄. Для атомов Ge, локализованных в приповерхностном слое кластера, результаты расчетов методом ТФП (B3LYP, 6‑31G**) положения их 3d-остовных уровней свидетельствует о корреляции между химическим сдвигом Ge(3d) и химическим окружением атомов германия

Quantum-chemical studies of the interaction of partially oxidized graphene-like planes with each other

Using the methods of quantum chemistry, the energy effects of the interaction of partially oxidized graphene-like planes with each other and the effect on this characteristic of the nature of the functional groups present in the oxidized graphene-like planes, as well as the dimensions of the graphene-like planes themselves, were clarified. It was established that the reaction between the hydroxyl and aldehyde groups of two interacting graphene-like planes is the most thermodynamically probable, regardless of the dimensions of the graphene-like planes. The reaction between two carboxyl groups of different graphene-like planes is the least thermodynamically probable. To create nanocomposites by interacting graphene-like planes with each other, it is necessary that the graphene-like planes contain hydroxyl and aldehyde groups

Study of doubly strange systems using stored antiprotons

Bound nuclear systems with two units of strangeness are still poorly known despite their importance for many strong interaction phenomena. Stored antiprotons beams in the GeV range represent an unparalleled factory for various hyperon-antihyperon pairs. Their outstanding large production probability in antiproton collisions will open the floodgates for a series of new studies of systems which contain two or even more units of strangeness at the P‾ANDA experiment at FAIR. For the first time, high resolution γ-spectroscopy of doubly strange ΛΛ-hypernuclei will be performed, thus complementing measurements of ground state decays of ΛΛ-hypernuclei at J-PARC or possible decays of particle unstable hypernuclei in heavy ion reactions. High resolution spectroscopy of multistrange Ξ−-atoms will be feasible and even the production of Ω−-atoms will be within reach. The latter might open the door to the |S|=3 world in strangeness nuclear physics, by the study of the hadronic Ω−-nucleus interaction. For the first time it will be possible to study the behavior of Ξ‾+ in nuclear systems under well controlled conditions