Reports of the National Academy of Sciences of Belarus
Not a member yet
977 research outputs found
Sort by
Детектор среднего и дальнего ИК излучения на основе плоских массивов графеновых нанолент
Get PDFA concept of a middle- and far-infrared detector has been proposed. The detector is built as a planar collection of parallel graphene strips of different length and width. The feature of the detector scheme is the concurrent utilization of two different detection mechanisms: excitation in the given frequency range of low-frequency interband transitions inherent in armchair graphene strips and antenna resonances of strongly slowed-down surface waves (plasmon polaritons). It has been shown that matching these two resonances results in the essential detector signal amplification, thus providing an alternative way how to solve the problem of the low efficiency of resonant graphene antennas. An approach is proposed to analyze the design of such detectors, as well as to discuss the ways of tuning the both mechanisms.Предложена принципиальная схема детектора электромагнитных волн среднего и дальнего ИК диапазона частот, основанная на использовании плоских массивов графеновых нанолент различной ширины и длины. Особенностью рассматриваемой схемы является использование для детектирования двух различных механизмов: возбуждение межзонных переходов, присущих графеновым лентам типа «armchair» в данной частотной области, и антенных резонансов поверхностных волн (плазмон-поляритонов). Показано, что совпадение двух резонансов, достигаемое путем соответствующего подбора геометрических параметров нанолент и настройки химического потенциала графена, позволяет существенно усилить сигнал, тем самым обеспечивая альтернативное решение проблемы низкой эффективности резонансных графеновых антенн. В работе предлагается возможный подход к проектированию и анализу таких детекторов, а также обсуждаются способы настройки обоих механизмов
Разработка органоминеральных компостов для выращивания лесного посадочного материала
Get PDFThe organomineral compost compositions, which provide increased biometric indicators of seedlings of forest plants, are described. Compost is obtained on the basis of the secondary resources of forest and agricultural production. The compost readiness indicator, depending on the composition and composting time, is proposed. The influence of the polymer structure-forming agent of the soil on the compost quality is shown. The influence of compost composition variations on the morphometric parameters of seedlings is studied. The recommended ratios of ingredients in organomineral compost for growing planting material in forest nurseries are given.Описаны составы органоминеральных компостов, обеспечивающие повышенные биометрические показатели сеянцев лесных растений. Компосты получены на основе вторичных ресурсов лесного и сельскохозяйственного производств. Предложен показатель готовности компостов в зависимости от их состава и сроков компостирования. Показано влияние полимерного структурообразователя почвы на качество компостов. Изучено влияние вариаций составов компостов на морфометрические показатели сеянцев. Приведены рекомендуемые соотношения ингредиентов в органоминеральном компосте для выращивания посадочного материала в лесопитомнических хозяйствах
Получение алюмосиликатных нанотрубок из природного каолина
Get PDFThe analysis of the trajectories of molecular dynamics On the basis of natural kaolin from the “Dedovka” deposit (Gomel region), aluminosilicate nanotubes 800– 1100 nm in length and 50–60 nm in diameter were obtained for the first time. The synthesis was carried out according to the developed method under relatively mild conditions at a temperature of 60–66 °C, atmospheric pressure, and a low (7.0 mL/g) amount of a reagent (methanol) required for their formation.На основе природного каолина месторождения «Дедовка» (Гомельская обл.) впервые получены алюмосиликатные нанотрубки длиной 800–1100 нм и диаметром 50–60 нм. Синтез осуществлен по разработанной методике в относительно мягких условиях при температуре 60–66 °С, атмосферном давлении и низком (7,0 мл/г) количестве реагента (метанол), необходимого для их формирования
Содержание загрязняющих веществ в отходах пластика электротехнических изделий в Беларуси
Get PDFThe problem of management of waste plastic of electronic and electrical equipment (EEE) is associated, on the one hand, with the increase in the volume of their formation and the “green” circulation economy requirements for recycling, and, on the other hand, with the hazardous substances contained in them, including persistent organic pollutants (POPs) and heavy metals. The article presents the measurement results of the content of pollutants in EEE plastic samples taken at the enterprises for their collection and processing in Minsk. The content of heavy metals and bromine was determined in 40 plastic samples using X-ray fluorescence spectrometry, polybrominated biphenyls (PBBs) and of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) – in 19 samples using gas chromatography with mass spectrometric detection. It was shown that the content of lead was recorded in 40 % of samples (the maximum value is 259 mg/kg of plastic), of cadmium – 28 % (22 mg/kg), of chromium – 20 % (98 mg/kg); the content of mercury and PBB was found to be below the detection limit. PBDEs are contained in 7.5 % of samples in the range 246–6615 mg/kg. Decabromodiphenyl ether, a persistent organic pollutant, accounted for 89 to 96 % of the total PBDE. A high proportion of bromine-containing plastic (48 %) was revealed, which is consistent with the data of other countries. The need to carry out research in Belarus with the expansion of a list of analyzed pollutants in waste plastic and to develop the regulatory and technical base in relation to the management of waste plastic in accordance with the obligations of the Stockholm Convention on POPs is discussed.Проблема обращения с отходами пластика электронного и электротехнического оборудования (ЭЭО) связана, с одной стороны, с увеличением объемов их образования и требованиями «зеленой» циркуляционной экономики к переработке, с другой – содержащимися в них опасными веществами, включая стойкие органические загрязнители (СОЗ) и тяжелые металлы. В сообщении приведены результаты измерения содержания загрязняющих веществ в пробах пластика ЭЭО, отобранных на предприятиях по их сбору и переработке в Минске. Содержание тяжелых металлов и брома определялось в 40 пробах пластика с использованием рентгенофлюоресцентной спектрометрии, полибромированных дифенилов (ПБД) и полибромдифениловых эфиров (ПБДЭ) – в 19 пробах с использованием газовой хроматографии с массспектрометрическим детектированием. Показано, что содержание свинца зафиксировано в 40 % проб (максимальное значение 259 мг/кг пластика), кадмия – 28 % (22 мг/кг), хрома – 20 % (98 мг/кг); содержание ртути и ПБД оказалось ниже предела чувствительности метода. ПБДЭ содержатся в 7,5 % проб в диапазоне 246–6615 мг/кг. На долю декабромдифенилового эфира, относящегося к стойким органическим загрязнителям, приходится от 89 до 96 % суммы ПБДЭ. Выявлена высокая доля бромсодержащего пластика (48 %), что согласуется с данными для других стран. Обсуждается необходимость развития исследований в Беларуси с расширением перечня анализируемых загрязняющих веществ в составе пластика и разработки нормативной технической базы в отношении обращения с отходами пластика в соответствии с обязательствами по Стокгольмской конвенции о СОЗ
Математические решения задачи создания базовых моделей нецентрированных оптических зеркальных систем из условий коррекции комы и астигматизма
Get PDF A serious drawback of reflective optics is a center without central screening that degrades the image quality. To eliminate it, rotations or displacements of mirrors are introduced, but there appear even-order non-elementary aberrations that must be corrected. The creation of compositions with decentered catoptric elements requires further development of the calculation and methodological base. The exact formulas are obtained for calculation of real rays from the astigmatism and coma correction conditions for the given angles of incidence of the main ray on the mirror surfaces and the “oblique” thickness d, that determines their mutual position. Based on the proposed formulas, a new method for parametric calculation of decentered mirror systems has been created, which allows one to compose algorithms and to design both basic models and complex mirror systems from off-axis mirrors. The development of new algorithms for two- and three-mirror off-center lenses will increase the accumulated potential of computational optics. The scope of the proposed technique can be expanded in terms of the number of components.Серьезный недостаток зеркальной оптики – центральное экранирование, которое ухудшает качество изображения. Для его устранения вводят повороты или смещения зеркал, но при этом возникают неэлементарные аберрации четных порядков, которые необходимо корригировать. Создание композиций с нецентрированными катоптрическими элементами требует дальнейшего развития расчетно-методической базы. Получены точные формулы расчета для действительных лучей из условий коррекции астигматизма и комы для заданных углов падения главного луча на поверхности зеркал и «косой» толщины d, определяющей их взаимное расположение. На основании предложенных формул создана новая методика параметрического расчета нецентрированных зеркальных систем, которая позволяет составлять алгоритмы и проектировать как базовые модели, так и сложные зеркальные системы из внеосевых зеркал. Создание новых алгоритмов двух- и трехзеркальных нецентрированных объективов позволит увеличить накопленный потенциал вычислительной оптики. Область применения предложенной методики можно расширить по количеству компонентов
Дизайн структуры химерного белка ДНК-экзотрансферазы быка и SSB-белка E. coli
Get PDFThe analysis of the trajectories of molecular dynamics simulation and spatial structures of homologous models of fusion protein with various linkers was performed to understand the effect of the additional DNA-binding domain of the E. coli SSB protein attached to the truncated and native bovine DNA exotransferase on its stability and activity. It is found that the C-terminus of the enzyme is the preferred end for attachment of the E. coli protein, while the stability of the truncated fusion enzyme is higher than the native one. According to molecular dynamics data, introducing linkers between two proteins for the native (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS, and TCT) and truncated (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT, and 5xGGGGS) forms of the enzyme not only improves its stability, but also increases the mutual mobility of DNA-affinity domains.С целью изучения влияния дополнительного ДНК-связывающего домена SSB-белка E. coli, присоединенного к транкированной и нативной ДНК-экзотрансферазе быка, на ДНК-аффинность и стабильность фермента, проведен анализ траекторий молекулярной динамики и пространственных структур гомологичных моделей химерного белка с различными линкерами. Установлено, что более предпочтительным для присоединения SSB-белка является C-концевая последовательность фермента, при этом прогнозируемая стабильность транкированного химерного фермента выше, чем у нативного. Согласно данным молекулярной динамики, введение линкеров между двумя белками для нативной (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS и TCT) и транкированной (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT и 5xGGGGS) формы фермента не только способствует повышению его стабильности, но и увеличивает взаимную подвижность ДНК-аффинных доменов.The analysis of the trajectories of molecular dynamics simulation and spatial structures of homologous models of fusion protein with various linkers was performed to understand the effect of the additional DNA-binding domain of the E. coli SSB protein attached to the truncated and native bovine DNA exotransferase on its stability and activity. It is found that the C-terminus of the enzyme is the preferred end for attachment of the E. coli protein, while the stability of the truncated fusion enzyme is higher than the native one. According to molecular dynamics data, introducing linkers between two proteins for the native (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS, and TCT) and truncated (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT, and 5xGGGGS) forms of the enzyme not only improves its stability, but also increases the mutual mobility of DNA-affinity domains
Обобщение теоремы Лакса–Рябенького–Филиппова на нелинейные задачи
Get PDFIn this paper, Lax’s equivalence theorem, which states that stability is a necessary and sufficient condition for its convergence in the presence of an approximation of a difference scheme, is generalized to abstract nonlinear difference problems with operators acting in finite dimensional Banach spaces. In contrast to linear finite-difference methods, such a criterion in the nonlinear case can be established only for unconditionally stable computational methods, when the corresponding a priori estimates take place for sufficiently small |h| ≤ h0. In this case, the value of h0 depends both on the consistency of discrete and continuous norms in Banach spaces, and on the magnitude of the perturbation of the input data of the problem. The proven convergence criterion is used to study the stability of difference schemes approximating quasilinear parabolic equations with nonlinearities of unbounded growth with respect to the initial data.Теорема эквивалентности Лакса, утверждающая, что при наличии аппроксимации разностной схемы устойчивость является необходимым и достаточным условием ее сходимости, обобщается на абстрактные нелинейные разностные задачи с операторами, действующими в конечномерных банаховых пространствах. В отличие от линейных конечно-разностных методов, такой критерий в нелинейном случае удается установить лишь для безусловно устойчивых вычислительных методов, когда соответствующие априорные оценки имеют место при достаточно малом |h| ≤ h0. При этом величина h0 зависит как от согласованности дискретных и непрерывных норм в банаховых пространствах, так и от величины возмущения входных данных задачи. Доказанный критерий сходимости применяется для исследования устойчивости по начальным данным разностных схем, аппроксимирующих квазилинейные параболические уравнения с нелинейностями неограниченного роста
Получение и физико-химические свойства Fe, Mn‑оксидного катализатора
Get PDFA Fe, Mn-oxide catalyst was obtained by impregnation of thermally activated dolomite granules with aqueous solutions of Fe(III) and Mn(II) sulfates followed by heat treatment. Its physicochemical properties were studied using differential thermal analysis, X-ray diffraction, low-temperature adsorption-desorption of nitrogen, and scanning electron microscopy. The high efficiency of Fe(II) ion oxidation in aqueous media in a flow-type catalytic reactor was shown, which makes the obtained catalyst promising for the deironization of artesian waters.Импрегнированием гранул термически активированного доломита водными растворами сульфатов Fe(III) и Mn(II) с последующей термической обработкой получен Fe, Mn-оксидный катализатор. Методами дифференциально-термического анализа, дифракции рентгеновских лучей, низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, сканирующей электронной микроскопии изучены его физико-химические свойства. Показана высокая эффективность окисления ионов Fe(II) в водных средах в каталитическом реакторе проточного типа, что обусловливает перспективность применения полученного катализатора для обезжелезивания артезианских вод
Создание рекомбинантного штамма Escherichia coli, продуцирующего субъединицу гомологичного термолабильного токсина
Get PDFColibacteriosis is an acute zoonotic disease manifested by septicaemia, toxemia, enteritis, body dehydration, and central nervous system damage. Depending on the presence of virulence factors and the nature of interaction with the intestinal mucosa, enterotoxigenic, enteroinvasive, enteropathogenic, and enterohemorrhagic E. coli are isolated. Enterotoxigenic strains of E. coli occupy one of the leading places in the etiological structure of calf colibacteriosis in many livestock farms of the Republic of Belarus. The main reason why this disease develops is the presence of thermolabile and thermostable toxins in the causative strain. The thermolabile toxin subunit B is a potent antigen that allows pet immunity to be acquired against E. coli-induced cattle diarrhea. Many foreign vaccines used against intestinal infections of cattle contain either a native or recombinant variant of the subunit B. As a result of the work, we have created a new strain of E. coli 42eLTB – the producer of the recombinant subunit B of the thermolabile toxin E. coli. The producing capacity of the obtained strain is 480 mg with 1 culture liquid liter, which exceeds the already known strains 1.37 times.Колибактериоз – это остро протекающая зоонозная болезнь, проявляющаяся септицемией, токсемией, энтеритом, обезвоживанием организма и поражением центральной нервной системы. Энтеротоксигенные штаммы Escherichia coli занимают одно из ведущих мест в этиологической структуре колибактериоза телят во многих животноводческих хозяйствах Республики Беларусь. Основная причина, из-за которой развивается данная болезнь, это наличие термолабильных и термостабильных токсинов в штамме-возбудителе. Субъединица В термолабильного токсина является сильным антигеном, который позволяет домашним животным приобрести иммунитет против диареи крупного рогатого скота, вызванной E. coli. Многие зарубежные вакцины, используемые против кишечных инфекций крупного рогатого скота, содержат в себе либо нативный, либо рекомбинантный вариант субъединицы В. В результате выполнения работы нами создан новый штамм E. coli 42eLTB – продуцент рекомбинантной субъединицы В термолабильного токсина энтеротоксикогенного штамма E. coli. При этом продуцирующая способность полученного штамма составляет 480 мг с 1 л культуральной жидкости, что превышает аналогичный показатель уже известных штаммов в 1,37 раза
Многоуровневый алгоритм цветовой кластеризации изображений
Get PDFThe fast multilevel algorithm to cluster color images (MACC – Multilevel Algorithm for Color Clustering) is presented. Currently, several well-known algorithms of image clustering, including the k‑means algorithm (which is one of the most commonly used in data mining) and its fuzzy versions, watershed, region growing ones, as well as a number of new more complex neural network and other algorithms are actively used for image processing. However, they cannot be applied for clustering large color images in real time. Fast clustering is required, for example, to process frames of video streams shot by various video cameras or when working with large image databases. The developed algorithm MACC allows the clustering of large images, for example, FullHD size, on a personal computer with an average deviation from the original color values of about five units in less than 20 milliseconds, while a parallel version of the classical k‑means algorithm performs the clustering of the same images with an average error of more than 12 units for a time exceeding 2 seconds. The proposed algorithm of multilevel color clustering of images is quite simple to implement. It has been extensively tested on a large number of color images.Представлен многоуровневый алгоритм цветовой кластеризации MACC (Multilevel Algorithm for Color Clustering), предназначенный для быстрой кластеризации изображений. В настоящее время для цветовой кластеризации изображений активно используется несколько хорошо известных алгоритмов, в том числе k-средних (который является одним из наиболее часто используемых при обработке данных) и его нечеткие версии, водораздела, наращивания областей и целая серия новых более сложных нейросетевых и других алгоритмов. Однако их невозможно применять для кластеризации больших цветных изображений в режиме реального времени. Быстрая кластеризации бывает необходима, например, при обработке кадров видеопотока, создаваемого различными видеокамерами или при работе с большими базами данных изображений. Разработанный алгоритм MACC позволяет выполнить на персональном компьютере кластеризацию больших изображений, например размера FullHD, по цвету со средним отклонением от исходных значений цвета около пяти единиц менее, чем за 20 мс, в то время как параллельная версия классического алгоритма k-средних выполняет кластеризацию этих же изображений со средней ошибкой более 12 единиц за время, превышающее 2 с. Предложенный алгоритм многоуровневой кластеризации изображений по цвету достаточно прост в реализации. Он был протестирован на большом количестве цветных изображений