ИСТИНА

В полном соответствии с заявленными целями проекта получены следующие наиболее важные, новые результаты: (а) Обнаружен эффект диффузионно-обусловленной синглет-синглетной аннигиляции в водной смеси форм урана(VI). Показано, что данный процесс, приводящий к изменению вида кривых затухания флуоресценции (наличие в системе переноса энергии между комплексами, находящимися в возбужденном состоянии, уменьшает их эффективное время жизни), проявляется при значениях интенсивности лазерной накачки, сопоставимых с используемыми в литературе. С практической точки зрения, учет этого эффекта принципиально важен при определении как парциальных концентраций физико-химических форм урана(VI), так и их типа. (б) Разработана модель фотофизических процессов в смеси форм урана(VI) в нелинейном режиме возбуждения с учетом процесса синглет-синглетной аннигиляции. Обработка по этой модели кривых насыщения и кинетики люминесценции позволяет определить фотофизические параметры объекта, в частности, константы скорости аннигиляции,что даёт возможность определить коэффициент диффузии комплекса урана(VI) (при известном радиусе взаимодействия). Более того, при известных значениях коэффициента диффузии и радиуса взаимодействия возможно определение абсолютной концентрации урана в растворе, тогда как обычно определение концентрации является относительным и переход к абсолютным значениям требует наличия эталонов. (в) Предложен и апробирован на смеси фторидных и сульфатных комплексов урана(VI) метод определения парциальных концентраций форм. В основе подхода лежит совместное применение методов кинетической и нелинейной флуориметрии, использующих оригинальную модель фотофизических процессов в комплексах урана(VI) в нелинейном режиме возбуждения. В результате реализации данного метода были определены фотофизические параметры сульфатных и фторидных форм урана(VI). Предложенный подход основан на измерении флуоресцентных матриц – зависимостей интенсивности флуоресценции от времени и плотности потока фотонов. (г) Обнаружена аномальная зависимость скорости дезактивации возбужденных состояний комплексов в области максимальных значений интенсивности накачки. Данный эффект объяснен с помощью процесса двухфотонной ионизации воды, приводящего к генерации сольватированных электронов в растворе и связанному с ним росту интенсивности рэлеевского рассеяния на два-три порядка. С точки зрения фотохимии форм урана(VI) представляется интересным исследование влияния роста локальной концентрации электронов на степень окисления урана и возможности направленного ее изменения. (д) Исследован процесс образования физико-химических форм радионуклидов (с определением их концентраций, а также констант комплексообразования) при их сорбции на поверхности коллоидных наночастиц. Образующиеся в результате этого комплексы обладают высокой мобильностью и вносят вклад в миграцию радионуклидов в природных водах. Рассчитаны константы равновесия сорбционных реакций образования этих комплексов. Проведено исследование сорбции урана(VI) на перспективных искусственных сорбентах – детонационных наноалмазах и оксиде графена. Показано, что метод флуоресцентной спектроскопии позволяет с высокой точностью определить эффективность сорбции. В ходе проведенных экспериментов было показано, что флуоресценция сорбированного урана(VI) эффективно тушится углеродными материалами, что, в целом, соответствует литературным данным. При этом доступным для исследования является распределение форм урана(VI) в растворе, что позволяет контролировать процесс сорбции. (е) Показана возможность определения уранила и его комплексов - путём регистрации сигналов их флуоресценции - в природных водах, характеризующихся высоким уровнем светового фона, обусловленного упругим рассеянием света (рассеянием Рэлея и Ми) и флуоресценцией доминирующих органических компонентов среды - РОВ, фитопланктона, органических загрязнителей (прежде всего, нефтей и нефтепродуктов). (ж) Полученные результаты опубликованы в ведущих международных журналах (Optics Express, Applied Geochemistry и др.), в журнале «Вестник РФФИ», доложены на трех международных конференциях (Russian-Nordic Symposium on Radiochemistry, Advanced Carbon Nanostructures, International Conference on Laser Applications and Technologies (LAT), Optics of Natural Waters (ONW 2013) и др.). Получен патент РФ на предложенный в проекте метод определения парциальных концентраций комплексов урана в их смеси.