В аэродинамической трубе малых дозвуковых скоростей проведено моделирование гидродинамических возмущений в пограничном слое скользящего крыла с помощью вибраций локализованного участка поверхности, исследовано их развития в условиях низкой степени турбулентности набегающего потока. Результаты получены с помощью метода термоанемометрии. Обнаружено, что импульсное воздействие участка поверхности на пограничный слой приводит к генерации возмущений - продольной локализованной структуры и волновых пакетов вблизи ее фронтов. Детально изучено влияние вторичного течения и градиента давления на развитие моделируемых возмущений.

Представлены результаты экспериментального исследования воздействия пары слабых ударных волн на пограничный слой плоской пластины с затупленной передней кромкой при числе Маха 2. Генерация слабых ударных волн осуществлялась с помощью двумерных наклеек. Было проведено две серии экспериментов: с наклейками шириной 2,5 мм и толщиной 120 мкм, шириной 2,5 мм и толщиной 230 мкм, расположенными на боковой стенке рабочей части. Возмущения, генерируемые в свободном потоке, имеют вид N-волны, амплитуда которой составляет 5 и 11 % соответственно. В пограничном слое обнаружено порождение стационарных продольных вихрей фронтами N-волны, которые вниз по потоку практически не расплываются. Взаимодействие слабых волн Маха с пограничным слоем приводит к усилению низкочастотных колебаний сдвигового слоя.

Проведено экспериментальное исследование воздействия сфокусированного импульсно-периодического излучения СО₂-лазера на инициирование и развитие процесса распространения горения в до- и сверхзвуковом потоке гомогенной топливовоздушной смеси (СН₄ + air). Излучение СО₂-лазера распространялось поперек потока и фокусировалось линзой на оси сверхзвуковой струи. Для регистрации структуры течения применялась теневая схема со щелью и плоским ножом, расположенным вдоль потока. Изображение фиксировалось скоростной камерой со временем экспозиции 1,5 мкс и частотой кадров 1000 1/с. Показано, что при поперечном вводе лазерного излучения в поток образуется периодическая структура теплового следа с формированием головного скачка уплотнения от зоны энерговыделения. При малых частотах следования импульсов лазерного излучения взаимодействие теплового пятна с потоком происходит в импульсном режиме. Экспериментально показан процесс нестационарного воспламенения оптическим разрядом метановоздушной смеси при дозвуковом истечении в неподвижную атмосферу. Результаты оптической визуализации свидетельствуют о горение в следе за областью оптического разряда.

Работа посвящена оценке возможностей исследования пограничного слоя на вариоформном крыле с помощью акустического датчика и датчика абсолютного давления. В качестве базовой модели использовалось крыло с жесткой волнистой поверхностью. В пограничном слое этой модели было сделано большое количество термоанемометрических измерений. В статье проводится сравнение профилей скорости и профилей пульсаций, полученных с помощью термоанемометра и с помощью акустического датчика и датчика давления. Показано, что с помощью акустического датчика и датчика давления можно качественно определить наличие либо отсутствие ламинарно-турбулентного перехода и локальной отрывной зоны (ЛОЗ). Однако количественно данные, полученные разными датчиками, могут различаться. Разница в положении максимума амплитуды пульсаций, полученная термоанемометром и микрофонным датчиком, различаются на 5-20 % по хорде. Это зависит от наличия или отсутствия в области измерения локальной отрывной зоны. Продольная компонента средней скорости в пограничном слое в области отрывной зоны, полученная датчиком абсолютного давления, может отличаться от полученной методом термоанемометрии на 80 %.

Экспериментально исследованы пленки полимерно-дисперсных жидких кристаллов, сформированных при испарении растворителя из раствора, содержащего полимер (поливинилацетат)-жидкий кристалл (производные цианбифенилов), в присутствии магнитного поля. Показано, что применение слабых магнитных полей разной направленности при формировании пленок упорядочивает ориентацию жидких кристаллов в одном направлении (поле параллельно плоскости пленки) или с небольшим углом отклонения их осей от поверхности пленки (поле ортогонально этой плоскости). Изменение текстуры жидких кристаллов в пленке приводит к изменению их светопропускания и динамических характеристик в электрическом поле.

Пленки тетраэдрального аморфного углерода осаждались через диафрагму диаметром 27 мм на кремниевые подложки с помощью импульсного катодно-дугового источника на трех различных расстояниях между источником и подложкой: 150, 215 и 265 мм. Структура и механические свойства полученных пленок тетраэдрального аморфного углерода изучались с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света и наноиндентирования. Результаты показали, что с увеличением расстояния структура пленок меняется. Снижается концентрация упорядоченных ароматических колец в Csp² кластере и увеличивается концентрация цепочечных групп. Максимальные значения нанотвердости и модуля Юнга достигаются при расстоянии между источником и подложкой 150 мм и составляют 21 и 197 ГПа соответственно. С увеличением расстояния до 265 мм эти величины снижаются до 16 и 177 ГПа соответственно. Возможно, на близком расстоянии от импульсного источника в пленках формируются более плотно упакованные структуры, что сказывается на более высокой нанотвердости. Предполагается, что формирование структуры пленок при различных расстояниях от источника определяется энергетическими и пространственными параметрами импульсного плазменного потока.

Приведен краткий обзор исследований явления комбинационного рассеяния света и его аналогов в различных средах, выполненных со времени открытия этого явления до наших дней. Представлены основные теоретические схемы для описания различных типов комбинационного рассеяния, послуживших основой для развития нового научного направления: комбинационной оптики. Изложены основные экспериментальные методы для наблюдения комбинационных оптических процессов и представлены направления прикладных и фундаментальных исследований, связанные с комбинационной оптикой.

Наблюдались множественные стоксовы и антистоксовы спутники в спектрах вынужденного параметрического комбинационного рассеяния света в жидкостях и кристаллах при возбуждении ультракороткими лазерными импульсами твердотельного лазера YAG:Nd³⁺ с длинами волн генерации 1064 и 532 нм.

Сообщается о результатах исследований поляризованного рамановского рассеяния света и фотолюминесценции в алмазе, легированном азотом. Экспериментальные данные демонстрируют наблюдение аномального увеличением интенсивности неупругого рассеяния света оптическими фононами и фотолюминесценции при комнатной температуре при резонансном возбуждении с обеими бесфононными линиями азотозамещенными вакансионными (NV) центрами: нейтрального центра NV⁰ при 575,468 нм и отрицательно заряженного центра NV¯ при 637,874 нм, а также для их характерных электронно-колебательных комплексов, соответственно распределенных в широком спектральном диапазоне. Данные позволяют наблюдать сильный резонанс во входном канале для NV⁰ центра и выходном канале для NV¯ центра.

Пленки пористого германия получали путем селективного удаления матрицы GeO2 из гетерослоев GeO2 в деионизованной воде или HF. На основе данных ИК-спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС) было сделано предположение, что после травления гетерослоев GeO2 формируется устойчивый каркас скелетного типа из слипшихся Ge наночастиц. В сформированных пленках пористого германия размеры Ge нанокристаллов уменьшались за счет окисления на воздухе и проявлялся эффект резонансного КРС. Резонансное КРС сопровождалось возникновением фотолюминесценции (ФЛ) (полосы в диапазоне 2,1-2,5 и 1,5-1,7 эВ) при возбуждении лазером с энергией кванта 2,6 эВ при комнатной температуре. Сигналы ФЛ в диапазоне 2,1-2,5 эВ можно объяснить высокоэнергетическими переходами в Ge нанокристаллах.

Разработаны методики спектроскопии комбинационного рассеяния для исследования пространственного распределения и кинетики высвобождения биоактивных веществ из биорезорбируемых полимерных структур. Исследовано распределение микрочастиц гидроксиапатита в полилактидных частицах. Проведен анализ кинетики высвобождения ибупрофена из полилактогликолидных матриксов различной пористости. Определена зависимость концентрации исследуемого вещества, высвободившегося из полимерного матрикса, от времени его нахождения в растворе в диапазоне от нескольких часов до нескольких суток. Основными преимуществами разработанных методик является универсальность их применимости для исследования структур различных биоактивных полимерных композитов и их поведения в водосодержащих средах in situ без разрушения анализируемых образцов, а также отсутствие необходимости использования сложных процедур пробоподготовки.

При помощи спектроскопии комбинационного рассеяния света проведен анализ фазового состава образцов железофосфата лития, полученных методом твердофазного синтеза. Продемонстрирован эффект индуцированного лазерным излучением распада LiFePO₄ с формированием фазы Fe₂O₃. С использованием статистического анализа серии измерений сделано предположение о пороговом характере данного эффекта.

Продемонстрирована возможность усиления сигналов комбинационного рассеяния атмосферного азота и кислорода за счет усиления электромагнитного поля вблизи поверхности серебряной дифракционной решетки. Наибольшее увеличение интенсивности сигналов наблюдалось при обеспечении условий возбуждения распространяющихся поверхностных плазмон-поляритонов на решетке и составило ~8 раз.

В течение последних десятилетий наблюдается большой интерес к новым аллотропным модификациям углерода. Одна из таких модификаций состоит из цепочек атомов С c sp¹-гибридизацией, упорядоченных в гексагональной матрице с расстоянием между цепями около 5 ангстрем - линейно-цепочечным углеродом. Технологической проблемой синтеза такого материала является отсутствие экспресс-методик аттестации, подтверждающих его структуру вдоль цепей. В данной работе предлагается улучшенная структурная модель цепочечного углерода с учетом влияния медной подложки и легирующих примесей. Сравнение экспериментальных спектров комбинационного рассеяния с расчетными позволяет выделить вклад продольных и поперечных колебательных мод. Результаты расчетов объясняют низкочастотные пики, наблюдаемые в экспериментальных спектрах комбинационного рассеяния, благодаря усиленному подложкой взаимодействию углеродных цепей.

Представлены результаты решения задачи по определению солевого состава многокомпонентных водных растворов по их спектрам комбинационного рассеяния света с использованием искусственных нейронных сетей и метода проекций на латентные структуры. Сравниваются три метода извлечения признаков из спектральных кривых: агрегация каналов, дискретное и непрерывное вейвлет-преобразования. Показано, что для нейросетевого решения обратной задачи определения солевого состава наилучшие результаты обеспечивает непрерывное вейвлет-преобразование входных данных.

Использован метод искусственных нейронных сетей для решения обратной задачи спектроскопии - для определения концентрации этанола, метанола, сивушного масла, этилацетата в водно-этанольных растворах по спектрам комбинационного рассеяния. Были получены следующие точности определения концентраций: 0,2 % для этанола, 2,7 % для метанола, 0,4 % для сивушного масла, 1,9 % для этилацетата. Результаты решения обратной задачи показали перспективность применения предложенных методов для диагностики водно-этанольных растворов и алкогольных напитков. Полученные результаты демонстрируют перспективы применения спектроскопии комбинационного рассеяния света в сочетании с современными методами обработки данных (методом искусственных нейронных сетей) для решения задач диагностики водно-этанольных растворов и алкогольных напитков. Предложенные подходы могут быть в дальнейшем использованы для разработки экспрессного неконтактного метода обнаружения вредных и опасных примесей в алкогольных напитках, а также для обнаружения контрафактных и низкокачественных напитков.