Распознавание наночастиц серебра на полиэфирных волокнах при аналитической оценке пересечения эллипсов распределения по поляризационным рамановским спектрам
Аннотация
Целью работы является повышение разрешающей способности рамановской спектроскопии с использованием преобразования многомерных векторно-матричных корреляционных математических моделей при идентификации наночастиц серебра в наноструктурированных биологических объектах в условиях информационной неопределенности.
Методы исследования базируются на математическом аппарате регрессионного, многомерного векторно-матричного анализа, теории вероятности, а именно для реализации научных задач в данном исследовании используются: рамановская спектроскопия; физический эффект гигантского комбинационного рассеяния света (SERS); статистическое моделирование случайного процесса изменения экспериментальных параметров наночастиц серебра совместно с автокорреляционными функциями и взаимозависимыми параметрами по корреляционной матрице; векторно-матричный метод моделирования эквивалентного радиуса эллипсов распределения двухмерных корреляционных распределений при решении уравнений распознавания наночастиц серебра по многомерным составляющим рамановских спектров. Численная реализация математических моделей осуществляется на ПЭВМ в среде MathCAD Enterprise Edition 15.
Результаты. В ходе выполнения исследования проведена оценка достоверности распознавания наночастиц коллоидного серебра на полиэфирных волокнах по многомерным корреляционным составляющим рамановских спектров при контроле по поляризационным характеристикам. Показано, что предложенный в работе метод распознавания наночастиц серебра на поверхности текстильных материалов дает существенный выигрыш в оценке достоверности определения режимов нанесения наночастиц серебра на волокна.
Заключение. Предложен метод математического моделирования при идентификации и контроле наночастиц серебра на поверхности текстильных материалов; получена векторно-матричная модель эквивалентного радиуса эллипса распределения двухмерных корреляционных распределений при решении уравнений распознавания наночастиц серебра по многомерным корреляционным составляющим рамановских спектров; разработана программная реализация многомерных поляризационных корреляционных методов повышения достоверности идентификации наночастиц серебра.
Об авторах
В. М. ЕмельяновРоссия
Емельянов Виктор Михайлович, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры дизайна и индустрии моды
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Т. А. Добровольская
Россия
Добровольская Татьяна Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры дизайна и индустрии моды
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
В. В. Емельянов
Россия
Емельянов Виктор Викторович, инженер
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
А. А. Маслова
Россия
Маслова Алена Андреевна, студент кафедры дизайна и индустрии моды
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Список литературы
1. Surface enhanced raman spectroscopy of graphene / F. Schedin, E. Lidorikis, A. Lombardo, V. G. Kravets, A. K. Geim, A. N. Grigorenko, K. S. Novoselov, A. C. Ferrari // ACS Nano. 2010. Vol. 4, No. 10. Р. 5617–5626.
2. In vitro and in vivo SERS biosensing for disease diagnosis / T. Joshua Moore, Amber S. Moody, Taylor D. Payne, Grace M. Sarabia, Alyssa R. Daniel, Bhavya Sharma // Biosensors. 2018. Vol. 8, No. 2. http://doi.org/10.3390/bios8020046.
3. Surface enhanced Raman detection of the colon cancer biomarker cytidine by using magnetized nanoparticles of the type Fe3O4/Au/Ag / Yu. Xiang, H. Yang, Х. Guo, Y. Wu, YeYing, Y. Wen, H. Yang // Microchimica Acta. 2018. Vol. 185. http://doi.org/10.1007/s00604-017-2666-5.
4. Kovalenko A. V., Plakhtii Ye. G., Khmelenko O. V. Research of photoluminescence spectra of ZnSXSe1 – X:Mn nanocrystals obtained by method of self-propagating hightemperature synthesis // Journal of Nano- and Electronic Phisics. 2019. Vol. 11, No. 4. P. 04031-1–04031-5.
5. Crucho C. I. C. , Barrosb M. T. Polymeric nanoparticles: A study on the preparation variables and characterization methods // Materials Science and Engineering: C. 2017. Vol. 80. P. 771–784.
6. Яманова Р. Р., Николаенко Г. Р. О применении наночастиц серебра в легкой промышленности // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 22. С. 39–41.
7. Кузнецова С. А., Краснова Т. Ю. Применение нанотехнологий в текстильной промышленности // Вестник молодых ученых Санкт-Петербургского государственного университета технологий и дизайна. 2017. № 4. С. 42–45.
8. Васильева Н. Г. Нанотехнологии в текстильной промышленности // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 8. С. 358–360.
9. Букина Ю. А., Сергеева Е. А. Получение антибактериальных текстильных материалов на основе наночастиц серебра посредством модификации поверхности текстиля неравновесной низкотемпературной плазмой // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 7. С. 125–128.
10. Использование наночастиц серебра для придания текстильным материалам бактерицидных свойств / Л. С. Петрова, А. А. Липина, А. О. Зайцева, О. И. Одинцова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2018. № 6(378). С. 105–109.
11. Применение наночастиц серебра для модификации свойств текстильных материалов / О. И. Одинцова, Л. С. Петрова, А. С. Антонова, О. В. Козлова // Вестник Технологического университета Таджикистана. 2019. № 2(37). С. 19–22.
12. Антонова М. В., Красина И. В., Илюшина С. В. Методы придания антибактериальных свойств текстильным волокнам. Обзор // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17, № 18. С. 56–63.
13. Влияние инновационных технологий и материалов на развитие текстильной промышленности / А. М. Есиркепова, Г. Ж. Ахметова, А. С. Садыков, А. Б. Абилкасым, C. Б. Аширбаева // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2020. № 3(387). С. 52–60.
14. Хамматова В. В. Метод наномодифицирования натуральных текстильных материалов коллоидным раствором наночастиц серебра // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2015. № 6(360). С. 103–108.
15. Торшин А. С. Разработка нанотехнологических методов придания текстильным материалам биоцидных свойств и защиты от сверхвысокочастотного излучения: дис. ... канд. техн. наук. М., 2016. 158 с.
16. Хамматова В. В., Разумеев К. Э. Проведение исследований микроструктуры образцов наномодифицированных текстильных материалов для специальной одежды методами микроскопии // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2016. № 5(365). С. 84–89.
17. Применение методов Рамановской спектроскопии для выявления наночастиц золота на полиэфирных волокнах / В. М. Емельянов, Т. А. Добровольская, В. В. Емельянов, Е. Ю. Орлов, К. В. Бутов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Физика и химия. 2013. № 2. С. 37–43.
18. Выделение фоновых составляющих рамановских спектров для контроля наночастиц золота на поверхности текстильных материалов / В. М. Емельянов, Т. А. Добровольская, С. А. Данилова, В. В. Емельянов, К. В. Бутов // Известия Юго-Западного го-сударственного университета. Серия: Физика и химия. 2014. № 1. С. 8–15.
19. Емельянов В. М., Добровольская Т. А., Емельянов В. В. Идентификация наночастиц серебра и золота на поверхности волокон. Многомерное векторно-матричное моделирование рамановских спектров текстильных материалов. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 180 с.
20. Многомерная корреляционная оценка наличия наночастиц серебра на полиэфирных волокнах по поляризационным рамановским спектрам / В. М. Емельянов, Т. А. Добровольская, В. В. Емельянов, К. В. Бутов // Фундаментальные исследования. 2015. № 8, ч. 2. С. 261–267.
21. Распознавание наночастиц серебра на текстильных материалах по поляризационным рамановским спектрам на основе проведения векторно-матричного моделирования / В. М. Емельянов, Т. А. Добровольская, В. В. Емельянов, К. В. Бутов // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 9, ч. 1. С. 41–45.
22. Емельянов В. М., Добровольская Т. А., Емельянов В. В. Компьютерное моделирование рамановских спектров текстильных материалов при нанесении на них наночастиц серебра, золота // Фундаментальные исследования. 2017. № 10, ч. 1. С. 7–12.
Рецензия
Для цитирования:
Емельянов В.М., Добровольская Т.А., Емельянов В.В., Маслова А.А. Распознавание наночастиц серебра на полиэфирных волокнах при аналитической оценке пересечения эллипсов распределения по поляризационным рамановским спектрам. Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021;11(3):109-124.
For citation:
Yemelyanov V.M., Dobrovolskaya T.A., Yemelyanov V.V., Maslova A.A. Recognition of Silver Nanoparticles on Polyester Fibers in the Analytical Evaluation of the Intersection of Distribution Ellipses by Polarization Raman Spectra. Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2021;11(3):109-124. (In Russ.)