أفلام التدوين Langmuir كنماذج للهياكل المنظمة. تقنية Langmuir-blogett. منشآت لانتاج الافلام
المواد البرمائية
البرمائيات - مواد كيميائيةتحتوي على كل من الأجزاء المحبة للماء والطارئة للماء. وهي بشكل عام غير قابلة للذوبان في الماء. المجموعة الكارهة للماء عبارة عن جزء هيدروكربوني كبير به سلسلة مثل CH 3 (CH 2) n (n> 4). يمكن أن تتكون المجموعة المحبة للماء من الكربوكسيلات الأنيونية (RCO 2 -) ، الكبريتات (RSO 4 -) ، السلفونات (RSO 3 -) والأمينات الكاتيونية (RNH 3 +). هناك أيضًا مجموعات محبة للماء zwitterionic مثل الجلسرين ، فوسفوليبيدات DPPC ، إلخ. بالإضافة إلى ذلك ، هناك جزيئات تحتوي على العديد من المجموعات المحبة للماء والطارئة للماء ، على سبيل المثال ، البروتينات والإنزيمات. يوجد أدناه مثال على البرمائيات النموذجية في واجهة الهواء والماء.
Langmuir أحادي الطبقة
طبقة Langmuir الأحادية هي طبقة سميكة من جزيء واحد من مادة عضوية غير قابلة للذوبان موزعة على طور فرعي مائي. تمت دراسة الطبقات الجزيئية جيدًا وتستخدم لتشكيل أفلام لانجموير بلودجيت (أفلام LB) ، والتي تتشكل عند تطبيق طبقة أحادية الطبقة على الطور السائل.
طبقة جيبس أحادية الطبقة
أحادي الطبقة Gibbs هو برمائي قابل للذوبان جزئيًا. وهي تختلف عن طبقة Langmuir أحادية الطبقة فقط في الذوبان. المواد المستخدمة في تكوين طبقة لانجموير أحادية الطبقة غير قابلة للذوبان ، ولهذا السبب تستقر الجزيئات عند السطح البيني بين الماء والهواء. في طبقة جيبس أحادية الطبقة ، "يقفز" الجزيء فوق سطح الماء. ومع ذلك ، لا يوجد خط فاصل صارم بين هذه الطبقات الأحادية ، لأن المواد غير القابلة للذوبان على الإطلاق نادرة جدًا في الطبيعة. لا يمكن فصل هاتين الطبقتين الأحاديتين إلا على عمق الماء باستخدام مقياس تجريبي.
أفلام Langmuir-Blodgett
يحتوي فيلم Langmuir الجزيئي على طبقة واحدة أو أكثر من الطبقات الأحادية من البرمائيات المترسبة على سطح السائل عن طريق غمر ركيزة صلبة في سائل. يتم تطبيق كل طبقة أحادية جديدة مع كل غمس واستخراج جديد ، مما يسمح بتكوين أغشية جزيئية بقيم سماكة دقيقة للغاية. تتكون الطبقات الأحادية عادة من جزيئات قطبية - رأس محب للماء وذيل كاره للماء (على سبيل المثال: الأحماض الدهنية).
تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1918 من قبل لانجميور وكاثرين بلودجيت ، وبعد 16 عامًا وجد أن تكرار التجربة يؤدي إلى طبقات.
فيما يلي الأنواع الثلاثة من أفلام Langmuir التي يتم إنتاجها بطريقة الرفع العمودي.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا طريقة Schaeffer الأفقية للرفع. هنا ينزل المزلق أفقيًا إلى السائل ، ويلامس الطبقة الأحادية ويتحرك أفقيًا من أجل رفع الفيلم. في هذه الحالة ، يجب أن يكون الميزاب كارهًا للماء بطبيعته.
أعلاه هو رسم تخطيطي لطريقة شيفر للرفع.
يتم تعريف ضغط السطح ص على أنه ص = S 0 - ص و، حيث S 0 و S f - التوتر السطحيواجهة بين الماء والهواء النظيف والمرحلة الفرعية مع توزيع المواد فوقها. هذا في الواقع تغيير في التوتر السطحي للماء بسبب إضافة جزيء آخر في واجهة الهواء والماء.
ضغط متساوي الحرارة (TT) - منطقة (أ)
يتكون متساوي الحرارة من منحنى ضغط السطح ومساحة الجزيء عند درجة حرارة ثابتة. الانحناءات ومكامن الخلل تشير إلى انتقالات المرحلة.
في الشكل مع متساوي الحرارة ، يمكنك ملاحظة مناطق مختلفة تختلف في الانضغاطية. أولاً ، عند ضغوط منخفضة ، تكون الجزيئات في الطور الغازي (G). ثم ، مع زيادة الضغط ، تظهر منطقة مظهر سائل (LE). مع زيادة الضغط بشكل أكبر ، يظهر قسم من السائل المتكثف. علاوة على ذلك ، مع زيادة الضغط ، لوحظ وجود مرحلة صلبة (S). في النهاية ، تؤدي زيادة الضغط إلى حقيقة أن الطبقة الأحادية تصبح غير مستقرة وتنهار مع انخفاض حاد في الضغط. بالنسبة لجزيء معين ، تعتمد كل خطوة على درجة حرارته المميزة ومعدل ضغطه.
يتم تعريف نسبة الإرسال على أنها tr = Am / As، أين أكون- تقليل أحادي الطبقة أثناء الترسيب ، كماهي منطقة تغطية الركيزة. تماما tr = 1.
مخطط الاستقرار
منحنى الاستقرار هو التغيير النسبي في مساحة الطبقة الأحادية بمرور الوقت عند ضغط ثابت. يمكن الحصول على منحنى الاستقرار عن طريق قياس المنطقة (A) مقابل الوقت (T) عند ضغط ثابت. يوضح المنحنى مدى استقرار أحادي الطبقة ، ويسمح أيضًا للفرد بالحكم على العمليات التي تحدث في الطبقة الأحادية في وقت معين. الخصائص الرئيسية للاستقرار موضحة هنا أيضًا.
الضغط مقابل الرسم البياني الزمني (P - V - T)
هذا رسم بياني لتغيرات الضغط بمرور الوقت ، بشرط أن تكون منطقة الطبقة الأحادية ثابتة ومستقرة. تتمثل الوظيفة الرئيسية للرسم البياني في قياس حركية الامتزاز لجزيئات الماء الموجودة في الطور الفرعي على أسطح أحادية الطبقة مُعدة مسبقًا. يوضح الشكل أدناه حركية امتصاص البروتين (ألبومين البيض) على طبقات أحادية الدهون (octadecylamine ، حامض دهني ، DPPC).
تستخدم لوحتان من Wilhelmy لقياس ضغط السطح. أحدهما مصنوع على شكل مرشح ورقي ، والآخر على شكل صفيحة ذات سطح خشن. في حالتنا ، يتم استخدام لوحة ورق الترشيح ، وهي مغطاة بالكامل بالماء ، وفي الواقع ، أصبحت استمرارًا للمرحلة الفرعية. وتجدر الإشارة هنا إلى أن زاوية الاتصال ستكون صفرًا. يجب صنفرة السطح البلاتيني للملحق بالسفع الرملي. صفيحة البلاتين الخشنة مبللة تمامًا بالماء ، وبالتالي فإن زاوية التلامس هي صفر. لن يتم الحصول على زاوية تلامس صفرية على سطح أملس. يجب أن تكون اللوحة رفيعة جدًا. عرض اللوحة ، كقاعدة عامة ، يساوي 1 سم.
اترك طبقًا بطول l وعرض w وسمك t مغمورًا في الماء لمدة ساعة. ثم تدخل القوة الناتجة F ، والتي تعمل على اللوحة.
أين رو- كثافة البلاطة ، رو 0- كثافة الماء ، ز- تسارع الجاذبية.
يتم تحديد ضغط السطح الآن ص = S 0 - ص و، أين ق 0و إس و- التوتر السطحي للطور الفرعي النقي و الطور الجزئي مع المادة.
يتم التعبير عن قياس القوة المؤثرة على الطور الفرعي على النحو التالي:
DF = 2 (ث + تي). س = 2 (ث + تي) ص(مع الأخذ بعين الاعتبار أن ح = ثوابت ، qc ~ 0اذا لماذا كوس qc = 1)
إذا كانت اللوحة رفيعة جدًا ، فهذا يعني رتافهة مقارنة ب ثوإذا كان عرض البلاطة ث = 1 سم، ومن بعد مدافع = 2 صأو ع = DF / 2.
وبالتالي ، في ظل هذه الظروف ، يكون ضغط السطح هو نصف الوزن المقاس على الميزان الدقيق بعد التصفير في المياه النظيفة.
التوتر السطحي
التوتر السطحي هو خاصية للسوائل ، والتي تعتمد على قوة تماسك الجزيئات غير المتماثلة على السطح أو بالقرب منه ، والتي بسببها يميل السطح إلى الانضغاط ويكتسب خصائص الغشاء المرن الممتد.
أدناه قيم التوتر السطحي في أنظمة مختلفة عند 293K (Weast، R.C (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics، 61st ed. Boca Raton، FL: CRC Press، p. F-45، 1981.).
التغيير في التوتر السطحي عند السطح البيني بين الماء والهواء عند درجة حرارة معينة (Weast، R.C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics، 61st ed. Boca Raton، FL: CRC Press، p. F-45، 1981.).
| درجة الحرارة C | التوتر السطحي (erg cm -2) |
| 0 | 75.6 |
| 5 | 74.9 |
| 10 | 74.22 |
| 15 | 73.49 |
| 18 | 73.05 |
| 20 | 72.75 |
| 25 | 71.97 |
| 30 | 71.18 |
| 40 | 69.56 |
| 50 | 67.91 |
| 60 | 66.18 |
| 70 | 64.4 |
| 80 | 62.6 |
| 100 | 58.9 |
زاوية الأتصال
تقاس زاوية التلامس للتوازن لسائل ما على سطح صلب عند خط التلامس لثلاث مراحل (سائل ، صلب ، غازي).
على سبيل المثال ، فيلم الماء على الزجاج له زاوية تلامس صفرية ، ولكن إذا كان فيلم مائي على سطح زيتي أو بلاستيكي ، يمكن أن تكون زاوية التلامس أكثر من 90 درجة مئوية.
الأسطح الكارهة للماء (الشكل أ) هي تلك الأسطح التي تتجاوز زاوية ملامستها للماء 90 درجة مئوية. إذا كانت زاوية التلامس مع الماء أقل من 90 درجة مئوية ، فإن السطح يعتبر ماءً (الشكل ب).
تم وضع أسس المفاهيم الحديثة للأفلام أحادية الجزيء في أعمال A. Pockels و Rayleigh in أواخر التاسع عشر- بداية القرن العشرين.
من خلال التحقيق في الظواهر التي تحدث على سطح الماء عند تلوثه بالزيت ، وجد Pockels أن قيمة التوتر السطحي للماء تعتمد على مساحة سطح الماء وحجم الزيت المطبق على سطح الماء.
رايلي ، موضحًا النتائج التجريبية التي حصل عليها Pockels ، اقترح أنه عندما يتم وضع كمية صغيرة بما فيه الكفاية من الزيت على سطح مائي ، فإنه ينتشر تلقائيًا في طبقة أحادية الجزيء ، وعندما تقل مساحة سطح الماء إلى جزيء حرج ، تتشكل الزيوت ، وتتلامس بعضها البعض ، هيكل معبأ بإحكام ، مما يؤدي إلى انخفاض قيم التوتر السطحي للماء.
كان أكبر مساهمة في دراسة الأفلام أحادية الجزيء من قبل I.Langmuir. كان لانجموير أول من أجرى دراسة منهجية للطبقات الأحادية العائمة على سطح سائل. شرح لانجموير نتائج التجارب الخاصة بخفض التوتر السطحي للمحاليل المائية في وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي ، في عام 1917. طور تصميم جهاز للقياس المباشر للضغط الداخلي في طبقة أحادية (توازن لانغموير) واقترح طريقة تجريبية جديدة لدراسة الطبقات أحادية الجزيء. أظهر Langmuir أن العديد من المواد البرمائية غير قابلة للذوبان في الماء ، وهي جزيئات قطبية المواد العضويةتحتوي على جزء محب للماء - "رأس" وجزء كاره للماء - "ذيل" ، قادرة على الانتشار فوق سطح الماء في طبقة أحادية الجزيء لتقليل التوتر السطحي. دراسة اعتماد ضغط السطح (ضغط السطح في أحادي الطبقة - نسبة قوة التنافر الجزيئي للضغط المضاد للفيلم إلى طول الوحدة للطبقة الأحادية (N / m)) على منطقة أحادية الطبقة ، اكتشف لانجموير وجود العديد من حالات المرحلة أحادية الطبقة.
تسمى الأفلام الجزيئية الجزيئية لمواد برمائية غير قابلة للذوبان على سطح السائل بأفلام لانجموير.
في أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي ، قام C. Blodgett بنقل أغشية أحادية الجزيء من الأحماض الدهنية غير القابلة للذوبان إلى سطح ركيزة صلبة ، وبالتالي الحصول على أغشية متعددة الطبقات.
يُطلق على نهج Blodgett ، المستند إلى طريقة Langmuir ، تقنية Langmuir-Blodgett ، وتسمى الأفلام التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة أفلام Langmuir-Blodgett.
ضع في اعتبارك نظام غاز-سائل من مرحلتين.
تتعرض جزيئات السائل ، في حجم الطور ، لتأثير قوى الجذب (التماسك) من جانب الجزيئات المحيطة. هذه القوى توازن بعضها البعض والنتيجة هي صفر. تواجه الجزيئات الموجودة على السطح البيني بين الهواء والماء قوى بأحجام مختلفة من جانب المراحل المجاورة. إن قوة جذب وحدة حجم السائل أكبر بكثير من وحدة حجم الهواء. وبالتالي ، يتم توجيه القوة الناتجة المؤثرة على الجزيء الموجود على سطح السائل إلى حجم الطور السائل ، مما يقلل من مساحة السطح إلى أدنى قيمة ممكنة في ظل الظروف المحددة.
لزيادة سطح السائل ، تحتاج إلى القيام ببعض الأعمال للتغلب على الضغط الداخلي للسائل.
الزيادة في السطح مصحوبة بزيادة في الطاقة السطحية للنظام - طاقة جيبس. تغيير متناهي الصغر في سطح Gibbs energy dG مع تغير متناهي الصغر في السطح dS عند ضغط ثابت p ودرجة حرارة T يعطى بالتعبير:
أين التوتر السطحي. وبالتالي ، التوتر السطحي
= (G / S) | T ، p ، n = const ،
حيث n هو عدد مولات المكونات.
تعريف الطاقة: التوتر السطحي هو طاقة سطحية حرة خاصة بجيبس. ثم يكون التوتر السطحي مساويًا للشغل المبذول في تكوين وحدة السطح (J / m 2).
تعريف القوة: التوتر السطحي هو قوة تؤثر على السطح المماسي لها وتميل إلى تقليل سطح الجسم إلى أدنى حد ممكن لحجم وظروف معينة (N / m).
[J / م 2 = N * م / م 2 = N / م]
وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تميل طاقة جيبس لنظام ما تلقائيًا إلى الحد الأدنى من القيمة.
مع زيادة درجة الحرارة ، تنخفض قيمة التوتر السطحي لواجهة الغاز والسائل.
دعونا نفكر في سلوك التوتر السطحي في واجهة الغاز والسائل في وجود الفاعل بالسطح.
المواد ، التي يؤدي وجودها عند حدود الطور إلى انخفاض في قيمة التوتر السطحي ، تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي.
المواد الخافضة للتوتر السطحي لها بنية جزيئية غير متماثلة ، والتي تتكون من مجموعات قطبية وغير قطبية. المجموعة القطبية لها عزم ثنائي القطب ولها ألفة للمرحلة القطبية. المجموعات –COOH ، –OH ، –NH 2 ، –CHO ، إلخ. لها خصائص قطبية.
الجزء غير القطبي من جزيء الفاعل بالسطح هو سلسلة هيدروكربونية كارهة للماء (جذري).
تشكل جزيئات الفاعل بالسطح تلقائيًا طبقة أحادية موجهة في الواجهة وفقًا لشرط انخفاض طاقة جيبس للنظام: تقع المجموعات القطبية في الطور المائي (القطبي) ، ويتم إزاحة الجذور الكارهة للماء من الوسط المائي وتنتقل إلى مرحلة أقل قطبية - الهواء.
تتفاعل جزيئات الفاعل بالسطح ، وخاصة جذورها الهيدروكربونية ، الموجودة في واجهة الهواء والماء ، بشكل أضعف مع جزيئات الماء من جزيئات الماء مع بعضها البعض. وبالتالي ، تقل قوة السحب الإجمالية لكل وحدة طول مما يؤدي إلى انخفاض في التوتر السطحي مقارنة بسائل نقي.
يتضمن الإعداد لدراسة أفلام Langmuir والحصول على أفلام Langmuir-Blodgett الوحدات الرئيسية التالية:
وعاء يوجد فيه سائل (طور فرعي) ، يسمى حمام ،
حواجز سطحية تتحرك باتفاق مضاد على طول حواف الحمام ،
موازين ويلهيلمي الإلكترونية ، لقياس ضغط السطح في طبقة أحادية ،
جهاز لتحريك الركيزة.
عادة ما يكون الحمام نفسه مصنوعًا من متعدد رباعي فلورو إيثيلين (PTFE) ، والذي يوفر خمولًا كيميائيًا ويمنع احتمال حدوث تسرب في الطور الفرعي. يمكن أيضًا أن تكون المواد المستخدمة في تصنيع الحواجز عبارة عن بلاستيك فلوري كاره للماء أو مادة خاملة كيميائيًا أخرى.
يتم إجراء التثبيت الحراري عن طريق تدوير المياه من خلال نظام قنوات يقع أسفل قاع الحمام.
تقع الوحدة على قاعدة مقاومة للاهتزازات في غرفة متخصصة ذات مناخ صناعي - "غرفة نظيفة". يجب أن تكون جميع المواد الكيميائية المستخدمة على أعلى درجة نقاوة.
لقياس ضغط السطح في أحادي الطبقة ، تستخدم أجهزة Langmuir-Blodgett الحديثة مستشعر ضغط السطح - ميزان Wilhelmy الإلكتروني.
يعتمد تشغيل المستشعر على مبدأ قياس القوة المطلوبة للتعويض عن التأثير على لوحة Wilhelmy لقوة ضغط السطح في الطبقة الأحادية عند واجهة "الطور الفرعي-الغاز".
ضع في اعتبارك القوى المؤثرة على لوحة فيلهلمي.
W ، l ، t - عرض وطول وسمك لوحة Wilhelmy ، على التوالي ؛ ح هو عمق الغمر في الماء.
تتكون القوة الناتجة المؤثرة على لوحة فيلهلمي من ثلاثة مكونات: القوة = قوة وزن أرخميدس + التوتر السطحي.
F = glwt-’ghwt + 2 (t + w) cos ،
حيث ، 'هي كثافة اللوحة والطور الفرعي ، على التوالي ، هي زاوية ترطيب التلامس ، g هي التسارع السقوط الحر... يتم اختيار مادة لوحة Wilhelmy بحيث تكون = 0.
ضغط السطح هو الفرق بين القوة المؤثرة على الصفيحة المغمورة في الماء النظيف والقوة المؤثرة على الصفيحة المغمورة في الماء ، سطحها مغطى بطبقة أحادية:
أين هو التوتر السطحي للمياه النقية. تتميز لوحة Wilhelmy بـ t< F / 2t = mg / 2t [N / m] ، أين م هي الكمية التي يقاسها ميزان فيلهلمي. تتمثل إحدى ميزات طريقة Langmuir-Blodgett في أن طبقة جزيئية أحادية مرتبة مستمرة يتم تشكيلها مبدئيًا على سطح الطور الفرعي ثم يتم نقلها بعد ذلك إلى سطح الركيزة. يحدث تكوين أحادي الطبقة مرتبة على سطح الطور الفرعي على النحو التالي. يتم تطبيق حجم معين من محلول مادة الاختبار في مذيب شديد التقلب على سطح الطور الفرعي. بعد تبخر المذيب ، يتم تشكيل فيلم أحادي الجزيء على سطح الماء ، حيث توجد الجزيئات بشكل عشوائي. عند درجة حرارة ثابتة T ، يتم وصف حالة الطبقة الأحادية بواسطة متساوي الضغط -A ، والذي يعكس العلاقة بين الضغط السطحي للحاجز والمنطقة الجزيئية المحددة أ. بمساعدة حاجز متحرك ، يتم ضغط الطبقة الأحادية للحصول على فيلم مستمر مع تعبئة قريبة من الجزيئات ، حيث تكون المنطقة الجزيئية المحددة A مساوية تقريبًا لمنطقة المقطع العرضي للجزيء ، وتكون جذور الهيدروكربون موجهة عموديا تقريبا. تتميز الأقسام الخطية على التبعية -A ، المقابلة لضغط الطبقة الأحادية في حالات الطور المختلفة ، بالقيمة A 0 - المساحة لكل جزيء في طبقة أحادية ، يتم الحصول عليها عن طريق استقراء القسم الخطي إلى المحور A (= 0 mN / m). وتجدر الإشارة إلى أن حالة الطور لمواد برمائية أحادية الطبقة (AMPM) المترجمة في واجهة الطور الفرعي الغازية يتم تحديدها من خلال توازن القوى اللاصقة في نظام أحادي الطبقة الفرعية وتعتمد على طبيعة المادة والبنية. من جزيئاته ودرجة الحرارة T وتكوين الطور الفرعي. تتميز الطبقات الأحادية الغازية G ، والسائل L1 ، والكريستال السائل L2 ، والطبقات الأحادية البلورية الصلبة S. يتم نقل الطبقة الأحادية المشكلة ، التي تتكون من جزيئات AMPV المعبأة بشكل وثيق ، إلى ركيزة صلبة تتحرك صعودًا وهبوطًا عبر سطح الماء. اعتمادًا على نوع سطح الركيزة (ماء أو كاره للماء) وتسلسل تقاطع الركيزة مع سطح الطور الفرعي مع وبدون طبقة أحادية ، من الممكن الحصول على LBPs بهيكل متماثل (Y) أو غير متماثل (X ، Z) . يتم تحديد قيمة ضغط السطح الذي يتم عنده نقل أحادي الطبقة إلى ركيزة من متساوي الضغط لمؤشر AMPI معين ويتوافق مع حالة مع تعبئة قريبة للجزيئات في طبقة أحادية. أثناء النقل ، يتم الحفاظ على الضغط ثابتًا بسبب تقليل مساحة الطبقة الأحادية عن طريق تحريك الحواجز. معيار درجة تغطية الركيزة بطبقة أحادية هو معامل النقل k ، والذي تحدده الصيغة: حيث S '، S "هي منطقة الطبقة الأحادية في لحظة بداية النقل وبعد نهاية النقل ، على التوالي ، Sn هي منطقة الركيزة. للحصول على سمك موحد لفيلم Langmuir-Blodgett ، يجب أن يكون سطح الركيزة ذو خشونة Rz<=50нм. مقدمة
تعتبر أفلام Langmuir-Blodgett عنصرًا جديدًا بشكل أساسي في الفيزياء الحديثة ، وأي من خصائصها غير عادية. حتى الأفلام البسيطة المكونة من طبقات أحادية متطابقة لها عدد من الميزات الفريدة ، ناهيك عن التجميعات الجزيئية المصممة خصيصًا. تجد أفلام Langmuir-Blodgett العديد من التطبيقات العملية في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا: في الإلكترونيات ، والبصريات ، والكيمياء التطبيقية ، والميكانيكا الدقيقة ، وعلم الأحياء ، والطب ، وما إلى ذلك ، يتم استخدام طبقات Langmuir الأحادية بنجاح ككائنات نموذجية لدراسة الخصائص الفيزيائية للأبعاد ثنائية الأبعاد المطلوبة. الهياكل. تتيح طريقة Langmuir-Blodgett تغيير خصائص سطح الطبقة الأحادية وتشكيل طبقات طلاء عالية الجودة. كل هذا ممكن بسبب التحكم الدقيق في سمك الفيلم الناتج ، وتوحيد الطلاء ، وخشونة منخفضة وعالية ، إذا تم اختيار الظروف المناسبة ، التصاق الفيلم بالسطح. يمكن أيضًا أن تتنوع خصائص الأغشية بسهولة عن طريق تغيير هيكل الرأس القطبي للجزيء البرمائي ، وتكوين الطبقة الأحادية ، وكذلك شروط الفصل - تكوين الطور الفرعي وضغط السطح. تسمح طريقة Langmuir-Blodgett بدمج العديد من الجزيئات والمجمعات الجزيئية ، بما في ذلك النشطة بيولوجيًا ، في طبقة أحادية. 1. تبدأ هذه القصة بواحدة من هوايات بنجامين فرانكلين ، العالم الأمريكي البارز والدبلوماسي المحترم. أثناء وجوده في أوروبا عام 1774 ، حيث كان يسوي نزاعًا آخر بين إنجلترا والولايات المتحدة الأمريكية ، جرب فرانكلين أفلامًا زيتية على سطح الماء في أوقات فراغه. تفاجأ العالم عندما اتضح أن ملعقة واحدة فقط من الزيت تنتشر فوق سطح بركة بمساحة نصف فدان (1 فدان ≈ 4000 م 2). إذا قمنا بحساب سمك الفيلم الناتج ، فقد تبين أنه لا يتجاوز عشرة نانومتر (1 نانومتر = 10-7 سم) ؛ بمعنى آخر ، يحتوي الفيلم على طبقة واحدة فقط من الجزيئات. ومع ذلك ، لم تتحقق هذه الحقيقة إلا بعد 100 عام. بدأت امرأة إنجليزية فضولية معينة تُدعى أغنيس بوكلس ، في حوض الاستحمام الخاص بها ، في قياس التوتر السطحي للمياه الملوثة بالشوائب العضوية ، أو ببساطة الصابون. اتضح أن فيلم الصابون المستمر يقلل بشكل كبير من التوتر السطحي (تذكر أنه طاقة الطبقة السطحية لكل وحدة مساحة). كتبت Pockels عن تجاربها إلى عالم الفيزياء والرياضيات الإنجليزي الشهير اللورد رايلي ، الذي أرسل رسالة إلى مجلة مرموقة مع تعليقاته. ثم أعاد رايلي إنتاج تجارب Pockels وتوصل إلى الاستنتاج التالي: "تتجاوز الظواهر المرصودة نظرية لابلاس ، ويتطلب تفسيرها مقاربة جزيئية". بعبارة أخرى ، تبين أن الاعتبارات الظاهراتية البسيطة نسبيًا غير كافية ، وكان من الضروري تضمين أفكار حول التركيب الجزيئي للمادة ، ثم بعيدًا عن الوضوح وغير مقبول بشكل عام. سرعان ما ظهر العالم والمهندس الأمريكي إيرفينغ لانجموير (1881… 1957) على الساحة العلمية. إن سيرته الذاتية العلمية برمتها تدحض "التعريف" المشهور الذي بموجبه "الفيزيائي هو من يفهم كل شيء ، لكنه لا يعرف شيئًا ؛ الكيميائي ، على العكس من ذلك ، يعرف كل شيء ولا يفهم شيئًا ، بينما عالم الكيمياء الفيزيائية لا يعرف ولا يفهم. حصل Langmuir على جائزة نوبل على وجه التحديد لعمله في الكيمياء الفيزيائية ، وهو أمر رائع لبساطته وتفكيره. بالإضافة إلى النتائج الكلاسيكية التي حصل عليها لانجموير في مجال الانبعاث الحراري وتقنية التفريغ والامتصاص ، فقد طور العديد من الطرق التجريبية الجديدة التي أكدت الطبيعة الجزيئية الأحادية للأغشية السطحية وحتى أنها جعلت من الممكن تحديد اتجاه الجزيئات والمنطقة المحددة يشغلونها. علاوة على ذلك ، كان Langmuir أول من نقل أغشية جزيء واحد بسمك جزيء واحد - طبقات أحادية - من سطح الماء إلى ركائز صلبة. بعد ذلك ، طورت تلميذه كاتارينا بلودجيت تقنية النقل المتعدد لطبقة واحدة تلو الأخرى ، بحيث يتم الحصول على هيكل مكدس مكدس ، أو متعدد الطبقات ، على ركيزة صلبة ، تسمى الآن فيلم Langmuir-Blodgett. بالنسبة للطبقة الأحادية المستلقية على سطح الماء ، غالبًا ما يتم الاحتفاظ باسم "فيلم Langmuir" ، على الرغم من استخدامه أيضًا فيما يتعلق بالأفلام متعددة الطبقات. 2. جزيئات حورية البحر
اتضح أن الجزيئات المعقدة إلى حد ما لها إدمانها الخاص. على سبيل المثال ، بعض الجزيئات العضوية "تحب" ملامستها للماء ، بينما يتجنب البعض الآخر مثل هذا الاتصال ، "يخاف" من الماء. يطلق عليهم على التوالي - جزيئات ماء وماء. ومع ذلك ، هناك أيضًا جزيئات مثل حوريات البحر - جزء واحد محب للماء والآخر كاره للماء. يجب أن تحل جزيئات حورية البحر مشكلة بنفسها: هل يجب أن تكون في الماء أم لا (إذا كنا نحاول تحضير محلولها المائي). تبين أن الحل الذي تم العثور عليه هو سليمان حقًا: بالطبع ، سيكونون في الماء ، لكن نصفهم فقط. توجد جزيئات حورية البحر على سطح الماء بحيث يتم إنزال رأسها المحب للماء (الذي ، كقاعدة عامة ، الشحنات المنفصلة - عزم كهربائي ثنائي القطب) في الماء ، ويبرز ذيل كاره للماء (عادةً سلسلة هيدروكربونية) إلى الخارج. الوسط الغازي المحيط (الشكل 1) ... موقف حوريات البحر غير مريح إلى حد ما ، لكنه يلبي أحد المبادئ الأساسية لفيزياء أنظمة العديد من الجسيمات - مبدأ الحد الأدنى من الطاقة الحرة ولا يتعارض مع تجربتنا. عندما تتشكل طبقة جزيئية أحادية على سطح الماء ، تنغمس رؤوس الجزيئات المحبة للماء في الماء ، بينما تبرز ذيول الكارهة للماء عموديًا فوق سطح الماء. لا ينبغي للمرء أن يعتقد أن بعض المواد الغريبة فقط هي التي تميل إلى أن تكون في مرحلتين (مائي وغير مائي) ، ما يسمى برمائية. على العكس من ذلك ، يمكن لطرق التخليق الكيميائي ، على الأقل من حيث المبدأ ، "خياطة" ذيل كاره للماء لأي جزيء عضوي تقريبًا ، بحيث يكون نطاق جزيئات حورية البحر واسعًا للغاية ، ويمكن أن يكون لكل منها مجموعة متنوعة من الأغراض. 3. هناك طريقتان لنقل الطبقات الأحادية إلى ركائز صلبة ، وكلاهما بسيط بشكل مثير للريبة ، حيث يمكن فعلهما حرفيًا بأيدي عارية. يمكن نقل الطبقات الأحادية من الجزيئات البرمائية من سطح الماء إلى ركيزة صلبة بواسطة طريقة Langmuir-Blodgett (أعلى) أو طريقة Schaeffer (أسفل). تتمثل الطريقة الأولى في "ثقب" الطبقة الأحادية باستخدام ركيزة متحركة عموديًا. يسمح للمرء بالحصول على طبقات من كل من X - (ذيول جزيئية موجهة نحو الركيزة) ونوع Z (اتجاه عكسي). الطريقة الثانية هي ببساطة لمس الطبقة الأحادية مع الركيزة الموجهة أفقيًا. يعطي أحادي الطبقة من النوع X. الطريقة الأولى اخترعها لانجموير وبلودجيت. يتم تحويل الطبقة الأحادية إلى بلورة سائلة باستخدام حاجز عائم - يتم إحضارها إلى حالة كريستالية سائلة ثنائية الأبعاد ، ثم يتم ثقبها فعليًا باستخدام ركيزة. في هذه الحالة ، يتم توجيه السطح الذي سيتم نقل الفيلم إليه عموديًا. يعتمد اتجاه جزيئات حورية البحر على الركيزة على ما إذا كان يتم إنزال الركيزة من خلال طبقة أحادية إلى الماء أو ، على العكس من ذلك ، يتم رفعها من الماء إلى الهواء. إذا كانت الركيزة مغمورة في الماء ، فإن ذيول "حوريات البحر" يتم توجيهها نحو الركيزة (يطلق Blodgett على هذا الهيكل أحادي الطبقة من النوع X) ، وإذا تم سحبها ، فعندئذٍ ، على العكس من ذلك ، من الركيزة (Z- اكتب أحادي الطبقة) ، التين. 2 أ. من خلال تكرار نقل طبقة واحدة تلو الأخرى في ظل ظروف مختلفة ، من الممكن الحصول على حزم متعددة الطبقات من ثلاثة أنواع مختلفة (X ، Y ، Z) ، والتي تختلف عن بعضها البعض في تناسقها. على سبيل المثال ، لا تحتوي الطبقات المتعددة من النوعين X و Z (الشكل 3) على مركز انعكاس - انعكاس ، ولها محور قطبي موجه من الركيزة أو إلى الركيزة ، اعتمادًا على اتجاه المسافات الموجبة والسالبة الشحنات الكهربائية ، أي اعتمادًا على اتجاه العزم الكهربائي ثنائي القطب للجزيء. تتكون الطبقات المتعددة من النوع Y من طبقات مزدوجة ، أو ، كما يقولون ، طبقات ثنائية (بالمناسبة ، يتم بناؤها على نحو مشابه للأغشية البيولوجية) ، وتبين أنها متماثلة مركزيًا. تختلف الهياكل متعددة الطبقات للأنواع X- و Z- و Y في اتجاه الجزيئات بالنسبة إلى الركيزة. تراكيب النوعين X- و Z هي قطبية ، لأن كل الجزيئات "تنظر" في اتجاه واحد (الذيل على الركيزة أو من الركيزة للنوعين X و Z ، على التوالي). أرز. 3. هياكل من النوعين X و Z يتوافق الهيكل مع عبوة مزدوجة الطبقة غير قطبية ، تذكرنا بجهاز الغشاء البيولوجي. الطريقة الثانية اقترحها Schaeffer ، وهو أيضًا طالب من Langmuir. يتم توجيه الركيزة بشكل أفقي تقريبًا ويتم إحضارها في اتصال خفيف مع الطبقة الأحادية ، والتي يتم تثبيتها في المرحلة الصلبة (الشكل 2 ب). الطبقة الأحادية تلتصق ببساطة بالركيزة. بتكرار هذه العملية ، يمكنك الحصول على نوع X متعدد الطبقات. في التين. يوضح الشكل 4 عملية ترسيب أحادي الطبقة عندما يتم رفع الركيزة من الطور الفرعي: تلتصق "الرؤوس المحبة للماء للجزيئات البرمائية" بالركيزة. إذا نزلت الركيزة من الهواء إلى الطور الفرعي ، فإن الجزيئات "تلتصق" بذيول الهيدروكربون. ... منشآت لانتاج الافلام رسم تخطيطي عام لتركيب Langmuir 1 - حمام لانجميور ؛ 2 - صندوق مغلق شفاف ؛ لوحة قاعدة معدنية ضخمة. 4 - ممتص الصدمات. حاجز متحرك 6 - ميزان فيلهلمي ؛ 7 - لوحة توازن فيلهلمي ؛ 8 - الركيزة. 9 - محرك كهربائي للحاجز (5) ؛ - محرك كهربائي للركيزة (8) ؛ II - المضخة التمعجية ؛ - واجهة ADC / DAC مع مضخمات القدرة ؛ كمبيوتر شخصي IBM PC / 486.
يتم التحكم في التثبيت عبر جهاز كمبيوتر شخصي باستخدام برنامج خاص. لقياس ضغط السطح ، يتم استخدام ميزان Wilhelmy (الضغط السطحي للطبقة الأحادية p هو الاختلاف في التوترات السطحية على سطح الماء النظيف وعلى سطح مغطى بطبقة أحادية الفاعل بالسطح). في الواقع ، يقيس ميزان فيلهلمي القوة F = F 1 + F 2 ، والتي بواسطتها تُسحب صفيحة مبللة في الماء إلى الماء (انظر الشكل 7). يتم استخدام قطعة من ورق الترشيح كلوحة مبللة. يرتبط الجهد عند خرج توازن Wilhelmy خطيًا بضغط السطح p. يذهب هذا الجهد إلى مدخلات ADC المثبتة في الكمبيوتر. تُقاس منطقة الطبقة الأحادية باستخدام ريوستات ، حيث يتناسب انخفاض الجهد عبره بشكل مباشر مع قيمة إحداثيات الحاجز المتحرك. يتم أيضًا تغذية الإشارة من المتغير المتغير إلى إدخال ADC. لتنفيذ النقل المتسلسل أحادي الطبقة من سطح الماء إلى ركيزة صلبة مع تكوين هياكل متعددة الطبقات ، يتم استخدام جهاز ميكانيكي (10) ، والذي ببطء (بمعدل عدة مم في الدقيقة) يخفض ويرفع الركيزة (8) من خلال سطح أحادي الطبقة. عندما يتم نقل الطبقات الأحادية على التوالي إلى الركيزة ، تقل كمية المادة المكونة للطبقة الأحادية على سطح الماء ، ويتحرك الحاجز المتحرك (5) تلقائيًا ، مما يحافظ على ضغط السطح ثابتًا. يتم التحكم في الحاجز المتحرك (5) من خلال جهاز كمبيوتر باستخدام الجهد الموفر من خرج DAC عبر مضخم طاقة إلى المحرك المقابل. يتم التحكم في حركة الركيزة من لوحة التحكم باستخدام المقابض من أجل الضبط الخشن والسلس لسرعة الركيزة. يتم تغذية جهد الإمداد من وحدة إمداد الطاقة إلى لوحة التحكم ، ومن هناك من خلال مضخم الطاقة إلى المحرك الكهربائي لآلية الرفع. التركيب الآلي KSV 2000 تتضمن طريقة الحصول على أفلام Langmuir-Blodgett العديد من العمليات التكنولوجية الأولية ، مثل التأثيرات الأولية على النظام من الخارج ، ونتيجة لذلك تحدث عمليات تشكيل الهيكل في النظام "المرحلة الفرعية - أحادية الطبقة - الغاز - الركيزة" ، والتي تحدد في النهاية جودة وخصائص الهياكل المتعددة. للحصول على الأفلام ، تم استخدام التثبيت الآلي KSV 2000. يظهر مخطط التثبيت في الشكل. ثمانية. أرز. 8. مخطط تركيب 2000 KSV يتم وضع كفيت تفلون 2 متماثل من ثلاثة أقسام تحت الغطاء الواقي 1 على طاولة مقاومة للاهتزاز 11 ، على طول جوانبها تتحرك حواجز التفلون في اتجاهات متعاكسة 5. يتم تحديد ضغط السطح في واجهة "المرحلة الفرعية 4 - الغاز" بواسطة مستشعر ضغط سطح إلكتروني 6. يتم توصيل وحدة التحكم 7 بحواجز محرك الإزاحة 8 وتضمن الحفاظ على ضغط سطح معين (يتم تحديده من متساوي الضغط والمطابقة للحالة المرتبة للطبقة الأحادية) أثناء نقل الطبقة الأحادية على سطح الركيزة. يتم تثبيت الركيزة 3 في الحامل بزاوية معينة على سطح الطور الفرعي ويتم تحريكها بواسطة الجهاز 10 (مزود بآلية لنقل الركيزة بين أقسام الكوفيت) باستخدام محرك 9. قبل الدورة التكنولوجية يتم تحضير سطح الطور الفرعي 12 بشكل أولي عن طريق التنظيف بمساعدة المضخة 13. التثبيت مؤتمت ومجهز بجهاز كمبيوتر 14. الجزء الرئيسي من التثبيت - كفيت تفلون (يظهر المنظر العلوي في الشكل. 9) - يتكون من ثلاث حجرات: اثنان من نفس الحجم لرش مواد مختلفة على الطور الفرعي وواحد صغير بسطح نظيف. إن وجود كفيت ثلاثي الأقسام في التركيب المقدم ، وآلية لنقل الركيزة بين الأقسام ، وقناتين مستقلتين للتحكم في الحواجز يجعل من الممكن الحصول على أفلام Langmuir المختلطة المكونة من طبقات أحادية من مواد مختلفة. في التين. يوضح الشكل 10 واحدة من مقصورتين خلويتين متطابقتين مع مستشعر ضغط السطح والحواجز. تتغير مساحة السطح الأحادي الطبقة بسبب حركة الحواجز. الحواجز مصنوعة من التفلون وهي ثقيلة بما يكفي لمنع الطبقة الأحادية من التسرب تحت الحاجز.
أرز. 10. حجرة الخلية مواصفات التثبيت: الحد الأقصى لحجم الركيزة 100 * 100 مم معدل ترسيب الفيلم 0.1-85 مم / دقيقة عدد دورات الترسيب 1 أو أكثر وقت تجفيف الفيلم في دورة 0-10 4 ثوانٍ نطاق قياس السطح 0-250 mN / m الضغط دقة القياس 5 μN / م ضغط السطح مساحة حجرة التركيب الكبيرة 775 * 120 مم حجم الطور الفرعي 5.51 لتر التحكم في درجة حرارة الطور الفرعي 0-60 درجة مئوية سرعة الحاجز 0.01-800 مم / دقيقة 5. العوامل المؤثرة في جودة أفلام Langmuir-Blodgett
يتم التعبير عن عامل الجودة لأفلام Langmuir-Blodgett على النحو التالي طريق: K = f (K us، K هؤلاء، K Pav، K ms، Kp) ، شارب - أجهزة قياس ؛ Ktech - نقاء تكنولوجي Kpav - الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمادة الخافضة للتوتر السطحي التي يتم رشها على الطور الفرعي ؛ K ms - حالة طور أحادي الطبقة على سطح الطور الفرعي ؛ Кп - نوع الركيزة. العاملان الأولان يتعلقان بالتصميم والتكنولوجيا ، والباقي يتعلقان بالفيزيائية والكيميائية. تشتمل أجهزة القياس على أجهزة لتحريك الركيزة والحاجز. المتطلبات بالنسبة لهم في تكوين الهياكل المتعددة هي كما يلي: عدم وجود اهتزازات ميكانيكية ثبات سرعة حركة العينة ؛ ثبات سرعة حركة الحاجز ؛ الحفاظ على مستوى عالٍ من النقاء التكنولوجي التحكم في نقاء مواد البدء (باستخدام الماء المقطر كقاعدة للمرحلة الفرعية ، وإعداد محاليل الفاعل بالسطح والإلكتروليت قبل استخدامها مباشرة) ؛ إجراء العمليات التحضيرية ، مثل حفر وغسل الركائز ؛ التنظيف الأولي لسطح الطور الفرعي ؛ إنشاء حجم شبه مغلق في منطقة العمل ؛ القيام بجميع الأعمال في غرفة متخصصة ذات مناخ صناعي - "غرفة نظيفة". يميز العامل الذي يحدد الطبيعة الفيزيائية والكيميائية للمادة الخافضة للتوتر السطحي الخصائص الفردية للمادة على النحو التالي: هيكل (هندسة) الجزيء ، الذي يحدد نسبة التفاعلات المحبة للماء والطارئة للماء بين جزيئات الفاعل بالسطح نفسه وجزيئات الفاعل بالسطح والطور الفرعي ؛ ذوبان السطحي في الماء. الخواص الكيميائية للمواد الخافضة للتوتر السطحي للحصول على أفلام ذات جودة هيكلية عالية ، من الضروري التحكم في المعلمات التالية: التوتر السطحي في أحادي الطبقة ومعامل النقل الذي يميز وجود عيوب في LBF ؛ درجة الحرارة المحيطة والضغط والرطوبة ، مراحل PH الفرعية ، معدل ترسيب الفيلم عامل الانضغاط لأقسام متساوي الحرارة ، معرف على النحو التالي: حيث (S ، P) - إحداثيات بداية ونهاية القسم الخطي من متساوي الحرارة. 6. الخصائص الفريدة للأفلام
تعد الطبقة المتعددة كائنًا جديدًا في الأساس للفيزياء الحديثة ، وبالتالي فإن أيًا من خصائصها (البصرية ، والكهربائية ، والصوتية ، وما إلى ذلك) تعتبر غير عادية تمامًا. حتى أبسط الهياكل المكونة من طبقات أحادية متطابقة لها عدد من الميزات الفريدة ، ناهيك عن التجميعات الجزيئية المصممة خصيصًا. بمجرد أن نعرف بالفعل كيفية الحصول على طبقة أحادية من جزيئات متساوية التوجه على ركيزة صلبة ، هناك إغراء لتوصيل مصدر للجهد الكهربائي أو ، على سبيل المثال ، جهاز قياس به. ثم نقوم بالفعل بتوصيل هذه الأجهزة مباشرة بنهايات الجزيء الفردي. حتى وقت قريب ، كانت مثل هذه التجربة مستحيلة. يمكن تطبيق مجال كهربائي على الطبقة الأحادية ويمكن ملاحظة تحول نطاقات الامتصاص البصري للمادة أو يمكن قياس تيار النفق في الدائرة الخارجية. يؤدي توصيل مصدر جهد بطبقة أحادية من خلال زوج من أقطاب الفيلم إلى تأثيرين تعبيريين للغاية (الشكل 11). أولاً ، يغير المجال الكهربائي موضع نطاقات امتصاص الضوء بواسطة الجزيء على مقياس الطول الموجي. هذا هو تأثير ستارك الكلاسيكي (الذي سمي على اسم الفيزيائي الألماني الشهير الذي اكتشفه في عام 1913) ، والذي ، مع ذلك ، له سمات مثيرة للاهتمام في هذه الحالة. النقطة المهمة هي أن اتجاه تحول نطاق الامتصاص ، كما اتضح ، يعتمد على الاتجاه المتبادل لمتجه المجال الكهربائي والعزم ثنائي القطب الداخلي للجزيء. وهذا ما يؤدي إليه: لنفس المادة ، علاوة على ذلك ، مع نفس اتجاه المجال ، ينتقل شريط الامتصاص إلى المنطقة الحمراء للطبقة أحادية الطبقة من النوع X وإلى اللون الأزرق - للطبقة أحادية الطبقة من النوع Z. وبالتالي ، يمكن استخدام اتجاه إزاحة النطاق للحكم على اتجاه ثنائيات الأقطاب في الطبقة الأحادية. من الناحية النوعية ، يمكن فهم هذا الوضع المادي ، ولكن إذا حاول المرء تفسير إزاحة النطاقات من الناحية الكمية ، فإن السؤال الأكثر إثارة للاهتمام يطرح نفسه حول كيفية توزيع المجال الكهربائي على طول جزيء معقد. نظرية تأثير ستارك مبنية على افتراض ذرات وجزيئات النقطة (هذا طبيعي - بعد كل شيء ، أحجامها أصغر بكثير من الطول الذي يتغير عنده المجال) ، وهنا يجب أن يكون النهج مختلفًا جذريًا ، وله لم يتم تطويرها بعد. هناك تأثير آخر يتمثل في مرور تيار نفق عبر طبقة أحادية (نحن نتحدث عن آلية التسرب الميكانيكي الكمومي للإلكترونات عبر حاجز محتمل). في درجات الحرارة المنخفضة ، لوحظ بالفعل تيار النفق عبر طبقة Langmuir الأحادية. يجب أن يشمل التفسير الكمي لهذه الظاهرة الكمومية البحتة أيضًا مراعاة التكوين المعقد لجزيء حورية البحر. وما الذي يمكن أن يعطيه توصيل الفولتميتر بطبقة أحادية؟ اتضح أنه يمكنك بعد ذلك مراقبة التغيير في الخصائص الكهربائية للجزيء تحت تأثير العوامل الخارجية. على سبيل المثال ، أحيانًا تكون إضاءة الطبقة الأحادية مصحوبة بإعادة توزيع ملحوظة للشحنة في كل جزيء امتص كمية من الضوء. هذا هو تأثير ما يسمى بنقل الشحنة داخل الجزيء. كمية من الضوء ، كما كانت ، تحرك إلكترونًا على طول الجزيء ، وهذا يستحث تيارًا كهربائيًا في الدائرة الخارجية. وبالتالي فإن الفولتميتر يسجل المعالجة الضوئية الإلكترونية داخل الجزيئية. يمكن أيضًا أن تحدث حركة الشحنات داخل الجزيء بسبب تغير درجة الحرارة. في هذه الحالة ، يتغير إجمالي عزم ثنائي القطب أحادي الطبقة ، ويتم تسجيل ما يسمى بالتيار الكهربي الحراري في الدائرة الخارجية. نؤكد أنه لم يتم ملاحظة أي من الظواهر الموصوفة في الأفلام ذات التوزيع العشوائي للجزيئات على الاتجاهات. يمكن استخدام أفلام Langmuir لمحاكاة تأثير تركيز الطاقة الضوئية على بعض الجزيئات المختارة. على سبيل المثال ، في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الضوئي في النباتات الخضراء ، تمتص أنواع معينة من جزيئات الكلوروفيل الضوء. تعيش الجزيئات المُثارة لفترة كافية ، ويمكن للإثارة الذاتية أن تتحرك عبر جزيئات متباعدة بكثافة من نفس النوع. هذه الإثارة تسمى إكسيتون. تنتهي "مسيرة" الإكسيتون في اللحظة التي يدخل فيها "ثقب الذئب" ، والذي يلعب دوره جزيء الكلوروفيل من نوع آخر بطاقة إثارة أقل قليلاً. يتم نقل الطاقة إلى هذا الجزيء المختار من العديد من الأكسيتونات التي يثيرها الضوء. تتركز الطاقة الضوئية المجمعة من مساحة كبيرة في منطقة مجهرية - يتم الحصول على "قمع للفوتونات". يمكن نمذجة هذا القمع باستخدام طبقة أحادية من جزيئات امتصاص الضوء ، حيث يتخلل عدد صغير من جزيئات معترض الإكسيتون. بعد التقاط الإكسيتون ، يُصدر الجزيء المعترض الضوء بطيفه المميز. يظهر الشكل أحادي الطبقة في الشكل. 12 أ. عند الإضاءة ، يمكن للمرء أن يلاحظ تألق كل من الجزيئات - ماصات الضوء والجزيئات - اعتراضات الإكسيتونات. إن شدة نطاقات اللمعان لكلا النوعين من الجزيئات هي نفسها تقريبًا (الشكل 12 ب) ، على الرغم من اختلاف أعدادها بمقدار 2 ... 3 مرات من حيث الحجم. هذا يثبت أن هناك آلية لتركيز الطاقة ، أي تأثير قمع الفوتون. اليوم ، تناقش الأدبيات العلمية بنشاط السؤال: هل من الممكن صنع مغناطيس ثنائي الأبعاد؟ ومن الناحية الفيزيائية ، نحن نتحدث عن ما إذا كان هناك احتمال أساسي بأن يؤدي تفاعل اللحظات المغناطيسية الجزيئية الموجودة في نفس المستوى إلى مغنطة تلقائية. لحل هذه المشكلة ، يتم إدخال ذرات المعادن الانتقالية (على سبيل المثال ، المنغنيز) في جزيئات حورية البحر البرمائية ، ثم يتم الحصول على الطبقات الأحادية بطريقة Blodgett ودراسة خصائصها المغناطيسية في درجات حرارة منخفضة. تشير النتائج الأولى إلى إمكانية الترتيب المغنطيسي الحديدي في أنظمة ثنائية الأبعاد. ومثال آخر يوضح الخصائص الفيزيائية غير العادية لأفلام لانجموير. اتضح أنه على المستوى الجزيئي يمكن نقل المعلومات من طبقة أحادية إلى أخرى مجاورة. بعد ذلك ، يمكن فصل الطبقة الأحادية المجاورة وبالتالي يمكن الحصول على نسخة مما تم "تسجيله" في الطبقة الأحادية الأولى. هذا يفعل كما يلي. لنفترض ، على سبيل المثال ، أننا حصلنا بطريقة Blodgett على طبقة أحادية من هذه الجزيئات قادرة على الاقتران - الثنائى - تحت تأثير العوامل الخارجية ، على سبيل المثال ، شعاع الإلكترون (الشكل 13). سوف نعتبر الجزيئات غير الزوجية على أنها أصفار ، والأخرى المقترنة كوحدات من كود المعلومات الثنائي. باستخدام هذه الأصفار والآحاد ، من الممكن ، على سبيل المثال ، كتابة نص يمكن قراءته بصريًا ، نظرًا لأن الجزيئات غير المزدوجة والمزدوجة لها نطاقات امتصاص مختلفة. الآن في هذه الطبقة الأحادية باستخدام طريقة Blodgett ، سنقوم بتطبيق الطبقة الأحادية الثانية. بعد ذلك ، نظرًا لخصائص التفاعل بين الجزيئات ، تجذب الأزواج الجزيئية نفس الأزواج تمامًا ، وتفضل الجزيئات المنفردة الجزيئات المنفردة. وكنتيجة لعمل "نادي المصالح" هذا ، ستتكرر الصورة الإعلامية على الطبقة الأحادية الثانية. من خلال فصل الطبقة الأحادية العلوية عن الطبقة السفلية ، يمكن الحصول على نسخة. تشبه عملية النسخ هذه إلى حد بعيد عملية نسخ المعلومات من جزيئات الحمض النووي - القائمين على الشفرة الجينية - إلى جزيئات الحمض النووي الريبي ، التي تنقل المعلومات إلى موقع تخليق البروتين في خلايا الكائنات الحية. استنتاج
لماذا لم يتم تطبيق طريقة LB على نطاق واسع بعد؟ لأن هناك عقبات على طول المسار الذي يبدو واضحًا. تقنية LB بسيطة ظاهريًا ورخيصة (مكنسة كهربائية عالية جدًا ودرجات حرارة عالية وما إلى ذلك) ، ولكنها تتطلب في البداية تكاليف كبيرة لإنشاء غرف نظيفة بشكل خاص ، نظرًا لأن أي ذرة من الغبار قد استقرت حتى على إحدى الطبقات الأحادية في البنية غير المتجانسة هو عيب لا يمكن إصلاحه ... هيكل أحادي الطبقة من مادة بوليمرية ، كما اتضح ، يعتمد بشكل كبير على نوع المذيب الذي يتم فيه تحضير المحلول للتطبيق في الحمام. تم التوصل الآن إلى تفاهم حول المبادئ التي بموجبها يمكن تخطيط وتنفيذ تصميم وإنتاج الهياكل النانوية باستخدام تقنية Langmuir. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى طرق جديدة لدراسة خصائص الأجهزة النانوية المصنعة بالفعل. لذلك ، سنكون قادرين على إحراز المزيد من التقدم في تصميم وتصنيع وتجميع الهياكل النانوية فقط بعد أن نكتسب فهمًا أعمق للقوانين التي تحكم الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمثل هذه المواد وتكييفها الهيكلي. يتم استخدام قياس انعكاس الأشعة السينية والنيوترون وانحراف الإلكترون تقليديًا لدراسة أغشية LB. ومع ذلك ، يتم دائمًا حساب متوسط بيانات الانعراج على المنطقة التي تركز عليها حزمة الإشعاع. لذلك ، يتم استكمالها حاليًا بالقوة الذرية والمجهر الإلكتروني. أخيرًا ، ترتبط أحدث التطورات في البحث الهيكلي بإطلاق مصادر السنكروترون. بدأ إنشاء المحطات التي يتم فيها الجمع بين حمام LB ومقياس حيود الأشعة السينية ، والتي يمكن من خلالها فحص بنية الطبقات الأحادية مباشرة في عملية التكوين على سطح الماء. لا يزال علم النانو وتطوير تقنية النانو في مرحلة مبكرة من التطور ، لكن آفاقهما المحتملة واسعة ، ويتم تحسين طرق البحث باستمرار والعمل الذي ينتظرنا ليس بميزة مفتوحة. المؤلفات فيلم أحادي الطبقة langmuir blogett 1. Blinov L.M. "الخصائص والتطبيقات الفيزيائية لهياكل لانجموير أحادية ومتعددة الجزيئات." التقدم في الكيمياء. ر. 52 ، لا .8 ، ص. 1263 ... 1300 ، 1983. 2. Blinov L.M. "Langmuir Films" Uspekhi fizicheskikh nauk، vol. 155، no. 3 p. 443 ... 480 ، 1988. 3. سافون آي. الرسالة // التحقيق في خواص أفلام لانجميور وتحضيرها. موسكو 2010 ص.6-14 -- [ صفحة 1 ] -- كمخطوطة التخصص: 18/4/1 - علم البلورات ، فيزياء البلورات أطروحة لدرجة دكتوراه في الفيزياء والرياضيات موسكو 2012 www.sp-department.ru تم تنفيذ العمل في معهد الميزانية الفيدرالية للتعليم المهني العالي "جامعة ولاية إيفانوفو". المعارضين الرسميين: أوستروفسكي بوريس إيزاكوفيتش ، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية ، معهد الميزانية الفيدرالية التابع لمعهد العلوم لعلم البلورات الذي يحمل اسم أ. شوبنيكوف من الأكاديمية الروسية للعلوم ، باحث رئيسي في مختبر البلورات السائلة أرتيوم كونستانتينوفيتش داديفانيان ، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية ، أستاذ ، معهد الميزانية الفيدرالية للتعليم المهني العالي "جامعة موسكو الإقليمية" ، أستاذ قسم النظرية الفيزياء شفالون سيرجي نيكولايفيتش ، دكتوراه في العلوم الكيميائية ، المركز العلمي الحكومي للاتحاد الروسي "معهد البحث العلمي للفيزياء والكيمياء المسمى باسم L. Ya. كاربوفا "، رئيس مختبر بنية البوليمر المنظمة الرائدة: FSUE "معهد البحث العلمي للمشاكل الفيزيائية الذي يحمل اسم ف. لوكينا "، زيلينوجراد الدفاع سيعقد في 2012 في الساعة الدقيقة. في اجتماع لمجلس الأطروحة D 002.114.01 في المعهد الفيدرالي لميزانية الدولة للعلوم ، معهد علم البلورات. أ. أكاديمية شوبنيكوف الروسية للعلوم في العنوان 119333 موسكو ، لينينسكي العلاقات العامة ، 59 ، قاعة المؤتمرات يمكن العثور على الأطروحة في مكتبة معهد الميزانية الفيدرالية للعلوم ، معهد علم البلورات الذي يحمل اسم أ. شوبنيكوف من الأكاديمية الروسية للعلوم. السكرتير العلمي لمجلس الأطروحة ، مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية V.M. Kanevsky www.sp-department.ru وصف عام للعمل من المهم دراسة سمات سلوكهم في ظل ظروف مختلفة ، وإمكانية الاستقرار مع الحفاظ على القدرة ضمن حدود معينة ، وما إلى ذلك. تعتبر دراسة الهيكل رابطًا ضروريًا في دراسة أي مواد ، حيث يمكن تحديد خصائصها على مستويات هيكلية مختلفة في التسلسل الهرمي: الجزيئي ، فوق الجزيئي ، العياني. عند حل المشكلات الهيكلية ، تعد طرق الانعراج ، وعلى وجه الخصوص ، التحليل الإنشائي للأشعة السينية هي الأكثر إفادة. ومع ذلك ، نظرًا لخصوصية أطياف حيود الأشعة السينية لـ LCs (عدد قليل من الانعكاسات ، قد يكون بعضها ، وفي بعض الحالات جميعها ، منتشرًا) ، فإن الطرق المباشرة لتحديد البنية المطورة للأجسام البلورية غير فعالة . في مثل هذه الحالة ، يبدو أن النهج النموذجي لتفسير أطياف الانعراج لكل من الأجسام الكريستالية السائلة والأغشية القائمة على الجزيئات الوسيطة يعد واعدًا أكثر ، كما أن تطوير طرق وأساليب جديدة لحل المشكلات الهيكلية لمثل هذه الأنظمة يعد أمرًا مهمًا ومشكلة ملحة. الأهداف و مهامالشغل. تتمثل أهداف هذا العمل في إنشاء علاقة متبادلة في هياكل العينات السائبة وأغشية LB بناءً على جزيئات متكونة من طبائع مختلفة ودراسة إمكانيات الحصول ، باستخدام تقنية LB ، على أنظمة أفلام ثابتة شبه ثنائية الأبعاد نشطة وظيفيًا مع معطى العمارة. يتم تحقيق الأهداف المحددة من خلال حل المهام المتعلقة بما يلي: 1) مع طرق توجيه الأجسام البلورية السائلة (بما في ذلك بلورات البوليمر السائلة) في الحالة السائبة والفيلم للدراسات الهيكلية ومع تنفيذ هذه الطرق على مستوى الجهاز ؛ 2) النظر في بنية مراحل البلورات السائلة من حيث النماذج الإحصائية التي تأخذ في الاعتبار الاضطرابات الانتقالية في الهيكل ، ومع النمذجة الهيكلية للأنظمة ذات الطبقات لدراسة أطوار الكريستال السائل وأغشية LB ؛ 3) مع تثبيت أنظمة الأفلام شبه ثنائية الأبعاد المصطنعة ؛ 4) التنبؤ بالخصائص القطبية لأغشية LC و LB اللولبية بناءً عليها باستخدام بيانات الحيود ؛ 5) مع تكوين هياكل مستقرة متعددة الطبقات مع قنوات النقل المعزولة على أساس جزيئات الأيونات الوسيطة ؛ 6) مع دراسة السلوك الحراري للمجمعات الوسيطة المغناطيسية والكهربائية الموجهة من اللانثانيدات ؛ 7) النظر في تكوين طبقات عائمة بناءً على معقدات معدنية في وجود مجال مغناطيسي ، بما في ذلك أنظمة "مضيف-مضيف" ، واستخدامها لإنشاء أغشية LB ثنائية المحور. الجدة العلمية 1. تم تطوير نهج نموذجي لتحديد بنية الطبقة لأغشية smectics و LB من بيانات التشتت بزاوية صغيرة ، بناءً على نمذجة برمجية لجزء مكون للهيكل واستخدام صفائف تم الحصول عليها من الإحداثيات الذرية لحساب حيود الطبقة البينية باستخدام التركيب اللاحق للنموذج الهيكلي عن طريق تغيير المعلمات الأساسية (الميل ، زاوية السمت ، التداخل في الطبقات ، التشكل). 2 - أتاحت الدراسات الموازية للعينات السائبة والطبقات العائمة وأغشية LB القائمة على مواد ميسوجين من أنواع مختلفة ، إقامة علاقات متبادلة بين الهياكل السائبة والأغشية وإظهار اعتماد هيكل الفيلم متعدد الطبقات المشكل على التحولات التوافقية في أحادي الطبقة أثناء نقله إلى الركيزة. 3. تم توضيح إمكانية الحصول على أغشية LB مستقرة ذات هيكل قطبي وخصائص مقابلة من الطبقات الأحادية المبلمرة بالأشعة فوق البنفسجية لأكريلات الأكريلات اللولبية المتوسطة والأآريلات ومخاليطها وميزة هذه الطريقة على البلمرة فوق البنفسجية لأغشية LB متعددة الطبقات القائمة على الأكريلات ؛ حيث قد لا يتم تشغيل آلية البلمرة فوق البنفسجية بسبب غربلة روابط C = C عندما تتداخل الأجزاء النهائية للجزيئات في الطبقات المجاورة. 4. لقد ثبت أن إدخال المجموعات النشطة فيما يتعلق بتكوين روابط هيدروجينية في بنية إيثرات التاج المشعة يؤثر بشكل كبير على بنية المرحلة البلورية ويمكن استخدامه لتثبيت بنية الفيلم شبه ثنائية الأبعاد أفلام LB. 5. لقد ثبت أن أغشية LB لإيثرات التاج المتوسطة المنشأ التي تم الحصول عليها على مراحل فرعية من أملاح الأحماض غير المشبعة لها بنية شبه ثنائية الأبعاد مع جزيئات ملح مدمجة بانتظام في الطبقات. 6. تم اكتشاف السلوك ثنائي الطور لمركب الديسبروسيوم البلوري السائل ، الذي يتم تحفيزه بواسطة مجال مغناطيسي. 7. تم اكتشاف تأثير توجيهي لمجال مغناطيسي في طبقات لانجمير الأحادية لمجمعات اللانثانيد المتوسطة المنشأ ، وعلى أساسها تم الحصول على أغشية LB ذات نسيج ثنائي المحور ، بما في ذلك تلك الموجودة في نظام الضيف المضيف. أهمية عملية
1. يمكن استخدام تقنيات الحيود المطورة لدراسة بنية مركبات الكريستال السائل الجديدة والأغشية الرقيقة متعددة الطبقات المكونة على أساسها. 2. يمكن أن تجد نتائج تثبيت هياكل الأفلام شبه ثنائية الأبعاد تطبيقًا ، على سبيل المثال ، في تصميم العناصر الوظيفية للفيلم النانوي. 3. يمكن أن تكون نتائج الدراسات الهيكلية للمركبات البلورية السائلة اللولبية في العينات السائبة وأغشية LB مفيدة في تطوير مواد الأفلام الكهربائية الحديدية الجديدة. 5. السلوك المكتشف ثنائي الطور لمجمعات اللانثانيدات الموجهة بواسطة مجال مغناطيسي في الحالة البلورية السائلة يوفر إمكانيات إضافية للتحكم في بنية هذه المركبات ويمكن استخدامها في تطوير ، على سبيل المثال ، البوابات المغناطيسية. 6. يتضح أنه باستخدام معقدات اللانثانيدات كعناصر يتم التحكم فيها مغناطيسيًا في طبقة عائمة ، من الممكن الحصول على أغشية LB ثنائية المحور ، بما في ذلك الأفلام ذات قنوات التوصيل النانوية ذات الاتجاه السمتي المحدد في الطبقة. أحكام الدفاعالمناهج المنهجية لدراسات الحيود لأنظمة LC السائبة والأغشية بناءً على الوصف الإحصائي والمحاكاة الحاسوبية لهيكلها. نتائج دراسات التركيب (النماذج الهيكلية) للمراحل السائبة وأغشية LB للأنظمة الأحادية والبوليمر على أساس المواد الوسيطة ذات الطبيعة المختلفة. مناهج منهجية للحصول على (بما في ذلك التثبيت) هياكل أفلام شبه ثنائية الأبعاد مستقرة. نتائج التنبؤ بالسلوك الكهروضوئي لهيكل فيلم شبه ثنائي الأبعاد بناءً على تحليل بيانات تشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة والنمذجة الهيكلية. نتائج الدراسات الهيكلية لأغشية LB على أساس إيثرات التاج المتوسطة ومجمعاتها مع أملاح الأحماض الدهنية. نتائج دراسات تحولات المرحلة الهيكلية في مراحل LC للمجمعات الموجهة من اللانثانيدات وأغشية LB بناءً عليها. الأساليب والنتائج المنهجية للحصول على أفلام LB ثنائية المحور. استحسان العملتم تقديم نتائج العمل في المؤتمر الرابع (تبليسي ، 1981) و الخامس (أوديسا ، 1983) في المؤتمرات الدولية للبلدان الاشتراكية حول البلورات السائلة. IV، V (Ivanovo، 1977، 1985) and VI (Chernigov، 1988) مؤتمرات عموم الاتحاد حول البلورات السائلة واستخدامها العملي ؛ المؤتمر الصيفي الأوروبي حول البلورات السائلة (فيلنيوس ، ليتوانيا ، 1991) ؛ الندوة الثالثة لعموم روسيا حول البوليمرات البلورية السائلة (Chernogolovka ، 1995) ؛ المؤتمر السابع (إيطاليا ، أنكونا ، 1995) والثامن (أسيلومار ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1997) المؤتمران الدوليان للأفلام الجزيئية المنظمة ؛ الندوة الدولية الثانية "الترتيب الجزيئي والتنقل في أنظمة البوليمر" (سانت بطرسبرغ ، 1996) ، 15 (بودابست ، المجر ، 1994) ، 16 (كينت ، أوهايو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، 1996) ، 17 (ستراسبورغ ، فرنسا ، 1998) و الثامن عشر (سينداي ، اليابان ، 2000) المؤتمرات الدولية حول البلورات السائلة ؛ المؤتمر الأوروبي الثالث للإلكترونيات الجزيئية (لوفين ، بلجيكا ، 1996) ؛ المؤتمر الشتوي الأوروبي حول البلورات السائلة (بولندا ، زاكوباني ، 1997) ؛ المؤتمر الدولي العلمي والتقني الأول "إيكولوجيا الإنسان والطبيعة" (إيفانوفو ، 1997) ؛ المؤتمر السادس (بريست ، فرنسا ، 1997) والسابع (دارمشتات ، ألمانيا ، 1999) المؤتمران الدوليان حول البلورات السائلة الحديدية الكهربية ؛ الندوة الدولية التاسعة "الأغشية الرقيقة في الهندسة الكهربائية" (بليس ، روسيا ، 1998) ؛ المؤتمر الأول لعموم روسيا "كيمياء السطح وتكنولوجيا النانو" (سانت بطرسبرغ - خيلوفو ، 1999) ؛ المؤتمر العلمي لعموم روسيا الثالث "الفيزياء الجزيئية لأنظمة عدم التوازن" (إيفانوفو ، 2001) ؛ الندوة الدولية الثانية "التصميم الجزيئي وتوليف البنى الجزيئية الفائقة" (قازان ، روسيا ، 2002) ؛ مؤتمرات الربيع للجمعية الأوروبية لأبحاث المواد (ستراسبورغ ، فرنسا ، 2004 و 2005) ؛ المؤتمرات الوطنية السادس والسابع والثامن حول تطبيق الأشعة السينية والإشعاع السنكروتروني والنيوترونات والإلكترونات لأبحاث المواد (موسكو ، روسيا 2007 ، 2009 ، 2011) ؛ المؤتمر العلمي الدولي الخامس "حركية وآلية التبلور. التبلور لتقنية النانو والتكنولوجيا والطب "(إيفانوفو ، روسيا 2008) ؛ المؤتمرات الدولية الثالث والرابع والخامس والسابع حول البلورات السائلة المتقلبة (إيفانوفو ، روسيا ، 1997 ، 2000 ، 2003 و 2009). مساهمة شخصيةمقدم الطلب لمقدم الطلب الدور الرئيسي في اختيار المجالات التي هي موضوع العمل المقدم ، وتحديد المهام وتطوير الأساليب المنهجية لحلها ، وإعداد التجارب (بما في ذلك أعمال التصميم) والحسابات. تم الحصول على النتائج الرئيسية للبحث التجريبي المتضمن في العمل من قبل مقدم الطلب شخصيًا أو بمشاركته المباشرة ، وهو ما انعكس في المنشورات المشتركة مع T.V. باشكوفا وطلابه الخريجين ف. درونوف ، أ.ف. كورنوسوف ، أ.ف. كراسنوف ، أ.ف. Pyatunin وفي أطروحات الدكتوراه دافعوا عنها. المنشوراتحول موضوع الرسالة ، تم نشر 41 ورقة (بما في ذلك 15 في المجلات الأجنبية المحكمة و 19 ورقة في المجلات العلمية وفقًا لقائمة لجنة التصديق العليا) ، وتم الحصول على شهادة المخترع (قائمة المنشورات موجودة في نهاية الملخص). هيكل ونطاق العملتتكون الرسالة من مقدمة وستة فصول وقائمة بالمراجع المقتبس منها. يبلغ الحجم الإجمالي للأطروحة 450 صفحة ، بما في ذلك 188 شكلًا و 68 جدولًا وقائمة ببليوغرافية من 525 عنوانًا. المحتوى الرئيسي للعمل تكشف المقدمة عن أهمية الموضوع ، وتصوغ الأهداف والمهام الرئيسية للعمل ، والجدة العلمية والأهمية العملية للنتائج ، والأحكام الرئيسية للدفاع. يقدم الفصل الأول أفكارًا عامة حول الطرق الرئيسية لدراسة البنية (القسم 1.1) للأشياء المنظمة بانتظام ويأخذ في الاعتبار المشكلات الناشئة في الانتقال من الهياكل البلورية إلى الهياكل ذات الأبعاد المنخفضة - البلورات السائلة (LC) وشبه ثنائية الأبعاد أفلام. يرتبط ظهور الأعمال في دراسة التركيب البلوري السائل ، عندما تم الحصول على البيانات الهيكلية بواسطة تحويل فورييه للكثافة المتناثرة ، بأسماء B.K. وينشتاين و آي جي. تشيستياكوف. تم اقتراح أداة البحث الرئيسية من قبل ب. وينشتاين ، وظائف المسافات بين الذرية للأنظمة ذات التناظر الأسطواني العياني. تم تطوير هذه الطريقة بشكل أكبر مع بداية استخدام مفهوم الالتفاف الذاتي الجزيئي في تحليل خرائط باترسون لعدد من أنظمة الكريستال السائل البوليمر والأغشية الرقيقة متباينة الخواص. بدأت الصعوبات الناشئة في التحديد المباشر للهيكل البلوري السائل دراسات تستند إلى وصف نموذج للأنظمة ذات الترتيب متعدية المخالفة. فيما يتعلق بنموذج هوسمان للباراكريستال ، فقد تم النظر في بنية مراحل الكريستال السائل الرئيسية وتم تصنيفها وفقًا لنوع الانتهاكات السائدة للترتيب الترجمي. يمكن أيضًا اعتبار نموذج كتلة Fonck كأحد الخيارات لتحليل الأنظمة ذات الأنواع المختلفة من الاضطرابات ، حيث يتم تقديم وظيفة الارتباط لوصف التقلبات المحلية لكثافة الإلكترون ، مما يجعل ذلك ممكنًا (كما في حالة نموذج Hosemann ) لتقدير حجم الانتهاكات القريبة (الخشونة) والبعيدة (طول التشويه). تم تفسير بيانات الأشعة السينية لعدد من البوليمرات البلورية السائلة من حيث هذا النموذج. في العقد الماضي ، تم استخدام طريقة قياس الانعكاس لدراسة بنية الأسطح والأغشية الرقيقة المسطحة. هنا ، يُنظر إلى تشتت حادثة موجة مستوية على الواجهة من حيث معامل الانكسار العياني ، الذي يميز متوسط خصائص الإشعاع على جانبي الواجهة. يمكن حساب انعكاسية الطبقة المسطحة باستخدام طريقة المصفوفة الديناميكية (خوارزمية بارات) أو بالتقريب الحركي (تقريب بورن). في حالة وجود طبقة غير منتظمة في الكثافة ، من خلال إدخال خشونة مجهري أو مجهري ، يتم إجراء محاولة لمراعاة وجود مناطق انتقالية وبالتالي تقريب النموذج من الأنظمة الحقيقية. يمكن تفسير أنماط حيود الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة التي تم الحصول عليها من أجل الانعكاس في تجربة قياس الانعكاس على أنها مخططات حيود عادية ، والتي تبين أنها مفيدة للغاية في دراسة أفلام LB لأملاح الأحماض الدهنية والأطوار الليزرية الدهنية وأنظمة البروتين الدهني. ومع ذلك ، فإن عددًا كبيرًا من الانعكاسات أثناء حيود الطبقة البينية ليس نموذجيًا على الإطلاق لأنظمة البلورات السائلة الحرارية وأغشية LB المكونة من الجزيئات متوسطة التولد ؛ لذلك ، لا يوفر تخليق فورييه الدقة اللازمة في هذه الحالات ، وتتطلب النمذجة ملف تعريف معقدًا من كثافة الإلكترون للطبقة. في دراسة الحيود للأجسام البلورية السائلة ، فإن إمكانية توجيهها العياني أمر ضروري: المجالات المغناطيسية والكهربائية ، والتوتر ، وتشوه القص ، والتدفق ، وسطح الركيزة ، والسطح الحر للعينة. كقاعدة عامة ، باستخدام هذه الأساليب ، يتم تحديد الاتجاه أحادي المحور عيانيًا ، ولكن بالنسبة للتوجيه ثنائي المحور ، من الضروري استخدام مجموعة من الأساليب. عن طريق تسخين بلورات مفردة ، يمكن الحصول على عينات بلورية سائلة عالية التوجه (ذات مجال واحد). قد تكون القيود هنا بسبب التعقيد وغالبًا استحالة الحصول على بلورة واحدة مناسبة للتصوير بالأشعة السينية. ثانية. 1.2 من المراجعة مخصص لبنية وخصائص البلورات السائلة القطبية. يتم النظر في أسباب ظهور الاستقطاب الكهربائي Ps في LC: بسبب التشوه التوجيهي غير المتجانس لمجال المخرج n (r) في حالة عدم وجود مجال كهربائي - التأثير الكهربائي المرن ، في عملية التشوه المنتظم لـ الكريستال - التأثير الكهروضغطي ، مع تغير درجة الحرارة في الاستقطاب التلقائي - التأثير الكهروحراري. حتى الآن ، لم يكن من الممكن الكشف عن LCs أحادي المحور مع تناظر رباعي الأضلاع حصريًا ، والذي ينتج عن عدم استقرار الطور A الكهروضوئي الحديدي. ومع ذلك ، هناك طرق أخرى لتحقيق الحالة القطبية في LC. في المرحلة C smectic ، يمكن خفض تناظر الطبقات smectic إلى المجموعة m بسبب كسر التناظر في ترتيب الرؤوس وذيول مشبعة بالفلور جامدة من جزيئات achiral أو للمجموعة 2 بسبب استخدام الجزيئات اللولبية. من أجل الانتقال إلى الطور المائل C * (وفقًا للنظرية الظاهراتية التي اقترحها Pikin و Indenbom) ، تكون درجات اتجاه حرية البلور السائل مسؤولة ، والاستقطاب هو نتيجة للتأثيرات الكهروإجهادية والتأثيرات الكهروضوئية في البلورة السائلة . يؤدي تقليل الطاقة الحرة لـ Smectic C فيما يتعلق بالاستقطاب إلى التوزيع الحلزوني للمتجه P في الحجم ، والذي ، في حالة المجال الكهربائي المطبق بشكل عمودي على محور الحلزون الحلزوني ، يتم توجيهه في اتجاه المجال . عندما يتم تشويه الحلزون الحلزوني C * في مجال كهربائي خارجي ، يجب على المرء أن يميز بين اضطراب توزيع الزاوية السمتي (z ، E) - o (z) مع توزيع موحد لزاوية ميل الجزيئات o على طول المحور z والاضطراب الدوري لزاوية ميل الجزيئات (z ، E) = o + 1 (z ، E) لفترة غير مضطربة من الحلزون p0. نظرًا للتأثير الكهروضغطي ، يساهم كلا هذين التشوهين في الاستقطاب العياني للوسط. يمكن أن يتسبب تأثير فليكسو في استقطاب مجهري لمرحلة C * فقط عند ظهور اضطرابات دورية في زاوية ميل الجزيئات تحت تأثير المجال. الأفكار المذكورة أعلاه حول بنية وخصائص طور C (C *) smectic انبثقت ضمنيًا من حقيقة أن مطابقة الجزيئات لا تتغير أثناء انتقال الطور ، ومع ذلك ، فإن النموذج الذي يظهر فيه ميل السلاسل الأليفاتية للجزيئات أن يكون أقل بكثير من منحدر الأجزاء المركزية الصلبة ، يسمح بتفسير الانخفاض في Ps مع زيادة طول سلسلة الألكيل بسبب انخفاض الزاوية الفعالة لميل الجزيئات. وبالتالي ، فإن الكهرباء الحديدية في Sm - C * لها طبيعة غير مناسبة ، وظهور الاستقطاب هو نتيجة للتشوه التوجيهي الناجم عن إمالة الجزيئات ، وعدم التجانس المكاني لمجال المخرج ، والتغيرات في الحالة التوافقية لجزيئات LC. تم تخصيص بقية المراجعة (القسم 1.3) لإعداد وبنية أغشية LB ، بما في ذلك تشكيل وحالات الطور للطبقات الأحادية في واجهة الغاز السائل ، وتقنيات النقل ، والأنواع الهيكلية للأغشية ، والطبقات الأحادية الجزيئية غير المتجانسة ، والشرائح الفائقة ، والقطبية أفلام. تعتبر الأخيرة مهمة من منظور التطبيق العملي مع التركيز على خصائصها الحرارية أو الكهرومائية المحتملة ويمكن تشكيلها بطريقة Schaefer من طبقة أحادية قطبية مضغوطة للغاية أو من طبقات أحادية متناوبة من جزيئات مختلفة. وتجدر الإشارة إلى أنه في كلتا الحالتين ، لا يجب أن يكون للفيلم المُشكل هيكل توازن ديناميكي حراري. بالمقارنة مع الأفلام أحادية الطبقة ، يجب أن تتمتع أغشية البوليمر LB بهيكل أكثر استقرارًا بشكل ملحوظ. بالنسبة لحالات بلمرة الطبقات الأحادية في واجهة الماء والهواء ، يؤخذ في الاعتبار تأثير التركيب الكيميائي للجزيئات أحادية الطبقة وظروف البلمرة على ثبات الطبقة الأحادية. أثناء بلمرة أغشية LB أو الطبقات الأحادية المترسبة بالتتابع على الركيزة ، تعتمد التغييرات الهيكلية أيضًا على العديد من المعلمات: ظروف الترسيب ، وحجم منطقة تفاعل البولي ، ونوع الهيكل الأولي ، والبنية الكيميائية للمونومر. تعتمد خصائص الطبقات الأحادية المكونة من جزيئات البوليمر على نوع البوليمر والوزن الجزيئي وهيكل مكونات البوليمر المشترك ووجود الوصلات المرنة والحالة التوافقية لشظايا البوليمر. وبالتالي ، يرتبط استقرار وتجانس أحادي الطبقة بانتشار جزيئات البوليمر على سطح الطور الفرعي ، والذي يعتمد بدوره على مرونة سلسلة البوليمر وتماسك شظايا البوليمر لكل من السلاسل الرئيسية والجانبية. . تؤدي زيادة طول الأجزاء الأليفاتية من السلاسل الجانبية (بدءًا من C16) إلى تبلورها. ثانية. 1.4 مخصص للأفكار العامة حول بنية إيثرات التاج كمركبات معقدة وخصائصها في الأنظمة المنظمة في الواجهة. تكون المعقدات المعدنية المتكونة أثناء ربط الأيونات أكثر استقرارًا ، وكلما قلت الأحجام الهندسية للكاتيونات وتختلف تجاويف الدورات الكبيرة. وتجدر الإشارة إلى أن الدورات الكبيرة للأكسجين قادرة أيضًا على تكوين روابط هيدروجين داخل الجزيئية مع جزء من جزء مانح البروتون المحيطي. بالنسبة لإيثرات التاج "الصلبة" (dibenzo-18 crown-6) ، يكون هناك تغيير طفيف في حجم تجويف الحلقة الكبيرة وتماثل الجزيء في المجمعات المعدنية أمرًا مميزًا ، وبالنسبة للإيثرات التاجية "المرنة" (dibenzo-24-crown -8) - التنوع التوافقي. ومع ذلك ، عند تحليل عمليات التعقيد ، فمن المستحسن أن تأخذ في الاعتبار العوامل الأخرى أيضًا: طبيعة المذيب ، والأنيون ، والبدائل في إثيرات التاج. المركبات الحلقية الكبيرة غير المستبدلة ، كقاعدة عامة ، لا تشكل طبقات أحادية ثابتة بسبب عدم التوازن بين الأجزاء المحبة للماء والكارهة للماء من الجزيء. في حالة الدراجات الكبيرة المستبدلة ، لا يوجد إجماع على آلية انتقالات الطور في مثل هذه الأنظمة. يتوافق انتقال الطور من الحالة السائلة الموسعة إلى الحالة المكثفة مع ظهور حد أقصى على متساوي الحرارة ، والذي يجب أن يتحول ، بمعدلات ضغط منخفضة ، إلى هضبة. لا يتوافق ترتيب الانتقائية في الطبقات الأحادية للمركبات الحلقية الكبيرة فيما يتعلق بمجموعة الأيونات المعقدة دائمًا مع تلك الموجودة في الحلول. يرتبط الاحتمال في دراسة الطبقات الأحادية والأفلام LB لإيثرات التاج بانتقائية تفاعل نوع "مضيف الضيف" وإمكانية الترتيب الموجه للنظام الناتج ، والذي يمكن استخدامه لإنشاء عناصر فيلم نشطة وظيفيًا . مجمعات معدنية بلورية سائلة. تم تصنيع ووصف أول مولدات اللانثانويد الفلزية الشبيهة بالقضيب بواسطة Yu.G. جالياميتدينوف. أظهرت الدراسات الهيكلية بالأشعة السينية للمجمعات من النوع أن لها نفس البنية ، على الأقل بالنسبة للجزء الأوسط من عناصر مجموعة اللانثانيد. تتكون البيئة المباشرة لذرة المعدن من ثلاث ذرات أكسجين ، وروابط محايدة تعتمد على قواعد شيف ، وست ذرات أكسجين من مجموعات نترات. متعدد السطوح التنسيق هو مضاد مربع مشوه. تعتمد الخصائص متوسطة الشكل لمركبات اللانثانيد الوسيطة ، أولاً وقبل كل شيء ، على معلمات مثل: نوع عامل التركيب المعدني ، وطول سلاسل الألكيل في الروابط ، ونوع الترابط والأنيون ، عن طريق التنويع الذي من الممكن تقليله بشكل كبير درجات حرارة التحولات الطورية ولزوجة الأطوار اللزجة للمجمعات. تعتمد القدرة على التحكم في الطور الوسيط بواسطة المجال المغناطيسي على حجم التباين المغناطيسي للوسط. لحظة الالتواء الموجه التي تعمل على LC في المجال ГМ ~ Н2. نظرًا لأن قيم بعض الأطوار المتوسطة اللانثانيدية تتجاوز تباين الخواص في LCs التقليدية المغناطيسية والمغناطيسية بعدة مئات من المرات ، يمكن ملاحظة التأثيرات التوجيهية في المجالات المغناطيسية الأقل انخفاضًا بشكل ملحوظ. في السابق ، تم إجراء دراسات لمجمعات اللانثانيد التي تحتوي على أيونات البيئة الخارجية ذات الطبيعة المختلفة (Cl ، NO3 ، SO4CnH2n + 1) فقط في الحالة السائبة ، ولكن لم يتم إجراء حسابات النموذج ، وسلوك درجة الحرارة مع الاختلافات في تأثير المجال لم يدرس. لم يتم التحقيق أيضًا في إمكانيات تشكيل هياكل أفلام منتظمة من هذه المجمعات وإمكانياتها التوجيهية للتحكم في تباين طبقات لانجموير. يحتوي الفصل 2 على أوصاف التركيبات والتقنيات (بما في ذلك الحساب) التي تم إنشاؤها لتوجيه ودراسة بنية العينات السائبة لمركبات LC والأغشية المتكونة على أساسها. يوفر إنشاء ارتباط المعلمات الهيكلية للكائن بآلية توجيه التأثير معلومات إضافية حول سلوك هيكله تحت التأثيرات الخارجية وإمكانية تعديله الهادف. من هذه الاعتبارات ، بالنسبة للدراسات الهيكلية ، تم إنشاء مجمع فعال ، مما يجعل من الممكن توجيه المركبات البلورية السائلة بطرق مختلفة وتنفيذ التصوير بالأشعة السينية في الموقع (القسم 2.1). تم بناء المجمع على أساس وحدة الأشعة السينية URS-2.0 ويتضمن: غرفة مغناطيسية بخلية درجة حرارة وآلية مدمجة لتمديد عينات البوليمر ، وكاميرا URK-3 للأشعة السينية عالمية مع ملحقات مطورة من أجل يسمح بتسخين عينات LC وتوجيهها بواسطة المجالات الكهربائية ، وتشوه التدفق والقص المستمر. يمكن تسجيل كثافة التشتت على فيلم فوتوغرافي مسطح (أو أسطواني) أو باستخدام كاشف إحداثيات خطي RKD-1 ، عند تثبيته بدلاً من شريط الفيلم. يوفر استخدام الميزاء المستمر مع فتحات دائرية ومسافات قاعدة كبيرة تباعدًا صغيرًا إلى حد ما في الحزمة (لا يزيد عن 1 × 10-3) ، والقدرة على تسجيل فترات كبيرة (حتى 100) ولا يتطلب إدخال تصحيحات الموازاة. لتسجيل التشتت بواسطة أفلام Langmuir-Blodgett ، كاميرا الأشعة السينية KRM-1 مع كاشف الإحداثيات المدمج RKDrev. 2.2). تم إجراء التصوير بالأشعة السينية لأفلام LB في مواضع ثابتة من الركيزة عند زوايا رعي ، مما يجعل من الممكن تسجيل نمط الانعراج عن طريق زيادة الكثافة بالتتابع في كل انعكاس فردي. تم استخدام إشعاع CuK المفلتر (مرشح نيكل) للتصوير بالأشعة السينية. تم الكشف عن التأثيرات المرتبطة بمكون الإشعاع مع طيف مستمر من خلال التصوير بالأشعة السينية عند الفولتية العالية المختلفة. في بعض الحالات ، تم استخدام مجموعة من مرشحات Ni و Co لتصفية هذا المكون. تم إجراء دراسة بنية أفلام LB أيضًا باستخدام مجهر إلكتروني للإرسال EMV-100L عند التشغيل في وضع حيود الإلكترون ومجهر مسبار المسح P4 NT-MDT في وضع القوة الذرية. تم إجراء معالجة أنماط حيود الأشعة السينية والإلكترون على مجمع قياس كثافة آلي ، مما يسمح بمعالجة مخططات الكثافة الحاسوبية. يتم تجميع المجمع على أساس مقياس MF-2 المجهري ، ومجهز بمحرك طاولة ، ومقياس إزاحة ، ونظام تسجيل من مقياس كثافة DP 1M. تم تحديد اختلاف الحزمة الآلية من عرض الانعكاسات لعينة متعددة البلورات خشنة الحبيبات. عند الأخذ في الاعتبار وظيفة التقريب الخاصة بها ، تم استخدام وظيفة Gaussian. عند النظر في بنية المركبات البلورية السائلة ، تم حساب انتهاكات البلورية g1 (انتهاكات النظام بعيدة المدى) وأحجام مناطق التشتت المتماسكة من عرض الانعكاس الشعاعي للانعكاسات. تم تقدير درجة الاتجاه S ومتوسط قيم الزوايا المقابلة لتشتت بنية الطبقة (الفسيفساء) والجزيئات في العينة من التلطيخ السمتي لانعكاسات الزاوية المنخفضة والزاوية الواسعة I () ، على التوالي . تعتبر المعلومات الأولية حول بنية الجزيئات المدروسة (القسم 2.4) مهمة جدًا في الدراسات الهيكلية للمركبات الكيميائية المعقدة. تم إجراء البحث عن التشكل الملائم للطاقة للجزيئات باستخدام محاكاة الكمبيوتر: طريقة MM + ، التحسين الهندسي. تم تنفيذ تفسير بيانات تشتت الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة بواسطة طبقات أو طبقات رقيقة من فيلم LB تم تشكيله على أساس الجزيئات الوسيطة باستخدام النمذجة الهيكلية (القسم 2.5). بدأت نمذجة بنية الطبقة ببناء جزء مكون من طبقة من الجزيئات التي تم إنشاؤها في برنامج النمذجة الجزيئية وتشكيل مجموعة من الإحداثيات الذرية التي تحدد كثافة الإلكترون في المقطع العرضي للطبقة. يتم استخدام إسقاط الإحداثيات الذرية على المستوى العمودي على مستوى الطبقة لحساب السعة الهيكلية للطبقة والتشتت بواسطة نظام متعدد الطبقات في إطار نموذج أحادي البعد. يتم حساب السعة الهيكلية للطبقة F (Z) بالصيغة حيث f و z هما اتساع وإحداثيات ذرات الجزء المكون للهيكل للطبقة ، على التوالي ، و Z هو الإحداثيات في مساحة التشتت. يتم حساب شدة I (Z) للتشتت بواسطة نظام متعدد الطبقات حيث dz هو سمك الطبقة و M هو عدد الطبقات. تم ضبط سماكة الطبقة على قدم المساواة مع فترة حيود الطبقة البينية التي تم الحصول عليها من تجربة الأشعة السينية. معلمات التركيب الرئيسية في النمذجة هي ميل الجزيئات في طبقة وتداخل شظايا نهايتها في الطبقات المجاورة. في الواقع ، هناك المزيد من المعلمات ، لأنه في الحالة العامة من الضروري ضبط الاتجاه السمتي للجزيئات عند إمالتها ، وضمن النطاق المسموح به ، لتغيير شكلها. معايير المطابقة للتركيب هي استنساخ نسب شدة الانعكاسات المتعددة التي تم الحصول عليها في التجربة والحد الأدنى لعامل R. عند المقارنة بالتجربة ، يتم تعديل الكثافة المحسوبة مع مراعاة هندسة التصوير بالأشعة السينية والاستقطاب والامتصاص والفسيفساء للعينة. في حالة الهياكل السماوية السائبة ، يؤخذ في الاعتبار توزيع كثافة السمت ، والذي يعتمد على درجة اتجاه العينة. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري مراعاة الكثافة التي يتم ضخها في الخلفية (تأثير عامل درجة الحرارة). لهذا (بعد الخصم الأولي للكثافة المنتشرة في الهواء) ، يتم تقدير نسب الشدة في القمم المنفصلة والخلفية الموجودة أسفلها ، ثم يتم طرح الكسور المقابلة لشدة الخلفية من الكثافة المتكاملة للحد الأقصى المحسوب. كثافة الإلكترون (إسقاطها على المستوى الطبيعي على مستوى الطبقة) مطلوبة فقط لتتبع ديناميات التغييرات في نمط الحيود عند تغيير المعلمات القابلة للتعديل. يستخدم الحساب عدد الإلكترونات في كل ذرة من الجزء المكون للبنية ونصف القطر الذري المقابل. لدراسة سلوك الطبقات الجزيئية في واجهة الماء والهواء وتصميم أفلام متعددة الطبقات على أساسها ، تم إنشاء تركيب LB آليًا (القسم 2.6) ، والذي يسمح بتكوين طبقات جزيئية على سطح الماء عند درجات حرارة مختلفة وفي وجود مجال مغناطيسي ، ومراقبة حالتها ونقل الطبقات المشكلة إلى ركائز صلبة (السيليكون أو الكولوديون) بطرق مختلفة. يمكن أن يعمل التثبيت في أوضاع ذات درج واحد أو درجين مع ضغط حاجز ثنائي وواحد للطبقة العائمة والحفاظ على ضغطها في عملية تطبيق الفيلم على الركيزة. يتم عرض اعتماد الضغط على المنطقة لكل جزيء (-A isotherm) على شاشة العرض في الوقت الفعلي مع حفظ الملف الذي تم إنشاؤه. عند تكوين طبقات أحادية ، في جميع الحالات ، كانت نسبة التغطية الأولية أقل من واحد. تم استخدام الكلوروفورم والبنزين والهبتان كمذيبات. تركيز المحاليل العامل هو 0.2-0.5 مجم / مل. بدأ الضغط بعد تبخر المذيب (بعد 30 دقيقة). جعلت حركة الحاجز بسرعة 3-5 مم / دقيقة في معظم الحالات من الممكن تحقيق نظام شبه ثابت لضغط الطبقات العائمة. يقدم الفصل 3 نتائج الدراسات الهيكلية للأشعة السينية لـ CH2 = CH-COO-CH2-C * (CH3) H- (CH2) 2-COO- (C6H4) 2-OR و achiral CH2 = CH-COO- ( CH2) 6 -О-С6Н6-СОО-С6Н6-О-R` مونومرات LC (M) ، ومخاليطها (MIX) ، وكذلك homo- (P) والبوليمرات المشتركة (CPL) بناءً عليها في حالات طور مختلفة مع إسقاط على الخصائص القطبية بالاعتماد على التركيب الجزيئي والتركيب ، علامة التبويب. واحد. تتيح لنا فهرسة أنماط حيود الأشعة السينية مع التحليل اللاحق لانقراض الانعكاسات والوصول إلى المجموعة الفضائية أن نستنتج أن المونومرات اللولبية M1 و M2 تشكلان هياكل بلورية مولدة للدخان يمكن وصفها في إطار النظام أحادي الميل مع تناظر المجموعة الفضائية P21. في جميع الحالات ، يتم تحقيق تعبئة الذيل الرأسي للجزيئات في كل من الطبقة ومن طبقة إلى أخرى ، ومع ذلك ، فقط في بنية مونومر مراوان M2 (أ = 9.89 ، ب = 8.84 ، ج = 34.4 ، = 125 ، 7o ، n = 4 ، = 1.315 g / cm3) ، يتم تحقيق اتجاه موازٍ لحظات ثنائية الأقطاب المستعرضة (m2.5 D). يحتوي المونومر اللولبي M على حشوة دورية ثنائية الطبقة (أ = 5.40 ، ب = 8.36 ، ج = 56.6 ، = 112.4 درجة ، ن = 4 ، = 1.311 جم / سم 3) ، حيث لحظات ثنائي القطب للجزيئات (م 4.7 د) يتم تعويضها بسبب تكوين الثنائيات. مخططات تحويلات الطور للمونومرات والبوليمرات المتجانسة والمشتركة بناءً عليها М2 R = CO-C7H SmF1 * -58оС-SmF2 * -77oC-SmC1 * -130oC-SmC2 * -151oC-I عند الذوبان ، تشكل М1 مرحلة SmF * بفترة 30 ، 5 وميل الجزيئات في الطبقات 26 درجة. يؤدي تقليل ميل الجزيئات إلى تسهيل عملية الفصل السمتي ، مما يسهل تحويل بنية الطبقة الثنائية إلى بنية أحادية الطبقة. لا يتم تدمير الثنائيات في طور SmF * ؛ لذلك ، يتم أيضًا الحفاظ على تعويض اللحظات ثنائية القطب. في M2 ، يتم تقييد الفصل السمتي وحدوث الاضطرابات الشعاعية بسبب تفاعلات ثنائية القطب إضافية ، لذلك ، أثناء الانصهار ، يتم تشكيل مرحلة Cr-H * (أ = 4.53 ، ب = 9.18 ، ج = 34.5 ، = 117.1 س ، ن = 2 ، = 1 ، جم / سم 3) بنفس التناظر P21. لا يوجد تعويض عن لحظات ثنائي القطب المستعرض للجزيئات في طبقة طور Cr-H *. تشكل مونومرات Achiral M3 و M4 في الطور البلوري هياكل أحادية الميل من النوع Smectogenic مع تناظر قطبي: P21 لـ M3 (أ = 5.20 ، ب = 10.62 ، ج = 33.4 ، = 128 درجة ، ن = 2 ، = 1.072 جم / سم 3) و P2 عند M (أ = 16.0 ، ب = 4.96 ، ج = 37.2 ، = 113 درجة ، ن = 4 ، = 1.246 جم / سم 3). تتطلب المجموعة الفضائية P21 توجيهات عرضية طولية ومتوازية معاكسة لمحاور جزيئات M3 ، وتتطلب المجموعة P2 اتجاهًا مزدوجًا مضادًا للتوازي ومحاور طولية وعرضية لجزيئات M4. في الجزيئات M3 و M ، بسبب سوء التوجيه للحظات ثنائية القطب لمجموعات C = O ، فإن إجمالي عزم ثنائي القطب المستعرض هو m 1 D. عند تسخينها ، تشكل M3 SmC و N ، و M4 تشكل طورين متوسطين SmA و N. في M3 في nematic ، تشير نسبة معاملات الاضطرابات في التعبئة الطولية والجانبية إلى أن بنية الطبقة لم يتم تدميرها بالكامل. في المرحلة النيماتيكية M4 ، ينعكس الوضع ، وهو أمر نموذجي في المرحلة النيماتيكية الكلاسيكية. في التراكيب المختلطة للجزيئات اللولبية والكرالية في نطاق التركيزات التي تم فحصها (الجدول 1) ، يُلاحظ دائمًا فصل الطور في الحالة البلورية ، بينما في الحالة متوسطة الشكل ، يعتمد ذلك على بنية ونسب المكونات التي يتم خلطها. لذلك مع انخفاض الاختلاف في أطوال الجزيئات المختلطة ، يزداد الميل إلى فصل الطور. ومع ذلك ، فيما يتعلق بتأثير تركيز المكونات اللولبية M1 و M2 في مخاليط مع المكون achiral M3 على فصل الطور ، فإن الوضع معاكس بشكل متبادل. ترتبط الزيادة في الميل نحو فصل الطور مع زيادة تركيز M1 بتكوين ثنائيات مستقرة نسبيًا ، مما يقلل من قدرتها على المزج. في الخلائط المدروسة ، لا ينبغي للمرء أن يتوقع خصائص قطبية أقوى من تلك الخاصة بالمكونات الأولية. البوليمرات المتجانسة اللولبية P1 و P2 التي تم الحصول عليها عن طريق بلمرة الجذور الحرة من المونومرات M1 و M2 تشكل أطوار SmF * و SmC * مع بنية ثنائية الطبقة. من وجهة نظر أفضل اتفاق مع تجربة الأشعة السينية ، يترتب على ذلك أن المجموعات الجانبية تميل إلى السلسلة الرئيسية وموجهة بحيث تقع شظايا C-CH3 فيها في مستوى ميل المجموعات الجانبية. في هذه الحالة ، تبين أن اللحظات ثنائية القطب لمجموعات C = O في طبقات الطبقة الثنائية تكون موجهة بشكل متساوٍ عموديًا على مستوى الميل. تم تأكيد هذا النموذج أيضًا من خلال تقييم الطاقة في المحاكاة الحاسوبية لهيكل جزيئات P1 و P2. تعتبر أنماط حيود الأشعة السينية للبوليمرات الموجهة بواسطة المجالات المغناطيسية (1.2 T) والمجالات الكهربائية الثابتة (700 kV / m) نموذجية للسميكتيك اللولبي ، لكن المعلمات الهيكلية المقدرة منها لها بعض الاختلافات بسبب الاختلاف في آلية التوجيه. يتم توجيه الطبقات السميكة بشكل عمودي على المجال المغناطيسي وعلى طول المجال الكهربائي. إن تأثير المجال الكهربائي على الترتيب الانتقالي للطبقة وبنى الطبقة الداخلية ، بشكل عام ، أضعف من تأثير المجال المغناطيسي. لا يتم ملاحظة حل الحلزون. البوليمرات المتجانسة Achiral P3 و P4. تظهر دراسات حيود الأشعة السينية أن البوليمر P3 يشكل ثلاثة هياكل SMA متكافئة 59.5 وفترات غير متكافئة 54 و 47.5 طبقة ثنائية. يبدو أن التحولات الهيكلية لـ SmA-SmAd1 و SmAd1-SmAd2 تستند إلى التأثيرات المرتبطة بكل من التغيير في مرونة الوصلات التي تربط المجموعات الوسيطة مع السلسلة الرئيسية ، ومع تغيير في مرونة السلسلة الرئيسية. يمكن توجيه P3 فقط عن طريق التواء والتمدد. في هذه الحالة ، تم العثور على تأثير التأثير التوجيهي على بنية البوليمر ، والذي يتجلى في تغيير في فترة الطبقة (الدوران) والاضطرابات داخل الطبقة (الدوران ، التمدد) مقارنة بعينة غير موجهة. يشكل البوليمر P4 مع جزء إضافي C = O في ذيل المجموعات الجانبية مرحلتين صغيرتين - SmF و SmC. نظرًا لأن لحظات ثنائي القطب المستعرض للمجموعات الجانبية في P4 أقل من D ، فإن التكهن يكون سالبًا فيما يتعلق باكتشاف الخصائص القطبية القوية في هذا البوليمر. البوليمرات المشتركة القائمة على المونومرات M1 و M3. تم الحصول على أنماط حيود الأشعة السينية من البوليمرات المشتركة الموجهة بواسطة مجال مغناطيسي ، والتي تتوافق مع مرحلتي Sm * F و Sm * C ، ولكنها تختلف في التوزيع السمتي للكثافة في الانعكاسات اعتمادًا على نسبة المكونات اللولبية والمكونة. في CPL1-375 ، تتوافق أنماط الأشعة السينية في كلتا المرحلتين مع ما يسمى بهيكل رف الكتب ، في CPL1-350 فهي نموذجية لمراحل smectic اللولبية المذكورة ، وأنماط الأشعة السينية لـ CPL1-325 هي سمة من سمات هيكل نوع شيفرون. عند التوجيه باستخدام مجال كهربائي ثابت ، لا يتم ملاحظة هذه الاختلافات. نظرًا لآلية التوجيه المختلفة ، تختلف المعلمات الهيكلية للبوليمرات المشتركة الموجهة كهربائيًا ومغناطيسيًا (بالإضافة إلى البوليمر المتجانس P1). محاكاة بنية الطبقة الثنائية للبوليمرات المشتركة وحسابات الحيود تجعل من الممكن شرح هذه الاختلافات. وهكذا ، في CPL1-375 و CPL1-325 ، تحتوي الطبقات التي تتكون منها الطبقة الثنائية على تركيبة مختلفة في نسبة المكونات اللولبية والمكونة ، أي أن الطبقة الواحدة تحتوي في الغالب على مكون P1 أو P3 ، على التوالي ، وفي من ناحية أخرى ، فإن نسبة المكونات هي نفسها تقريبًا. في الحالة الأولى ، أدى هذا ، على ما يبدو ، إلى زيادة معينة في درجة اللولب الحلزوني ، وفي الحالة الثانية ، إلى تدمير الهيكل الحلزوني. في CPL1-350 ، يكون تكوين كلتا الطبقتين ثنائي الطبقات هو نفسه ، وفيها فقط تبين أن درجة اتجاه المجموعات الجانبية عند تعرضها لمجال كهربائي أعلى منها في حالة المجال المغناطيسي. هذه علامة على تشوه الهيكل الحلزوني ، مما يؤدي إلى الاستقطاب العياني للبوليمر المشترك. من تقدير الطاقة لشظايا CPL1-350 ذات التوجهات المختلفة للمجموعات الجانبية ، يترتب على ذلك أن أقل طاقة يمتلكها جزء يتميز بنفس النسبة من المجموعات الجانبية اللولبية والعادية في طبقات ثنائية الطبقات ، مع اتجاهات سمتيّة معاكسة لكليهما. والبعض الآخر في الطبقات المجاورة وانحدار المجموعات الجانبية إلى السلسلة الرئيسية. لا يتعارض هيكل القطعة هذا مع النموذج المؤكد الانعراج. في هذه الحالة ، يجب أن يكون للاستقطاب في الطبقات الثنائية نفس الاتجاه. وتجدر الإشارة إلى أن فرق الطاقة بين الحالات القطبية ذات التوجهات السمتية المختلفة للمجموعات اللولبية فيما يتعلق بالسلسلة الرئيسية لجزء CPL1-350 أقل من CPL1-375 أو P1 ، مما يجعل من الممكن تبديل الهيكل باستخدام انخفاض المجال الكهربائي. البوليمرات المشتركة القائمة على المونومرات M1 و M4 تشكل أطوار SmF * و SmC *. بالنسبة للبوليمرات المشتركة ذات النسب المختلفة للمكونات اللولبية والمضادة للفيروسات ، يتم ملاحظة التغيرات المميزة في درجات الحرارة في المعلمات الهيكلية داخل مرحلة SmC * ، والتي يبدو أنها ناجمة عن محتويات مختلفة من المجموعات الجانبية اللولبية والخطيرة في الطبقات الثنائية (الوضع هو نفسه كما في حالة البوليمرات المشتركة القائمة على M1 و M3). بمعنى ، يمكن اعتبار الطبقتين CPL1-475 و CPL1-425 على أنهما نوع من النظام ثنائي الطور. في حالة CPL1- ، فإن احتمالات اكتشاف الخصائص القطبية هي نفسها بالنسبة لـ CPL1-350 ، ولكن نظرًا لتفاعلات مجموعات الأثير في ذيول الأجزاء الجانبية achiral ، فإن بنية البوليمر المشترك أقل قابلية للتغير. السمة المميزة للبوليمرات المشتركة القائمة على المونومرات M2 و M هي درجة الحرارة المرتفعة نسبيًا لانتقال SmF * -SmC * وزاوية ميل أصغر بكثير للمجموعات الوسيطة في SmC * مقارنة بمرحلة SmF * ، مما يسهل التفكيك السمتي. يتكون هيكل الطبقة الثنائية لـ CPL2-375 من طبقات من نفس التركيب مع تعويض جزئي للحظات ثنائية القطب للمكون اللولبي. لا يحتوي CPL2-350 على مثل هذا التعويض (هيكله هو نفسه هيكل CPL1-350) ، ويجب أن يكون الاستقطاب أقوى. نظرًا للعزم المستعرض ثنائي القطب (بالمقارنة مع CPL1-350) ، فإن الهيكل CPL2-350 أكثر تحفظًا فيما يتعلق بإمكانية التبديل الكهربائي. النموذج الأكثر احتمالا هو CPL2-325: في طور SmF * ، طبقات ثنائية الطبقات ذات تكوين غير متكافئ ، ولكن مع نفس اتجاه الاستقطاب ؛ في مرحلة SmC * ، بسبب التفكك السمتي ، تصبح الخصائص القطبية أضعف ، وفي طور SmA ، بسبب سوء التوجيه الكامل للمجموعات الجانبية ، يصبح الهيكل غير قطبي. يمكن أن يظهر الاستقطاب العياني في SmF * و SmC * فقط عند التشوه ، ولكن نظرًا للكمية الصغيرة نسبيًا للمكون اللولبي ، لا يمكن أن يكون التأثير قوياً. الفصل الرابع مخصص لتحضير أغشية Langmuir-Blodgett القطبية وتثبيت هيكلها عن طريق البلمرة الضوئية. يؤدي عدم استقرار هياكل الفيلم المصطنعة إلى انتهاك بشكل أو بآخر لانتظامها وحتى سلامتها ، ونتيجة لذلك ، إلى فقدان جزئي أو كامل للخصائص التي تضمن أداء الوظيفة الرئيسية. تم استخدام مركبات ثنائي الفينيل اللولبية المعاد تشكيلها M1 و M2 و achiral phenyl benzoates M3 و M4 وخلائطها كمواد أولية. تحتوي المركبات على مجموعة أكريليت ، مما جعل من الممكن بلمرتها في طبقة أحادية على سطح الماء وفي فيلم متعدد الطبقات على ركيزة صلبة باستخدام الأشعة فوق البنفسجية من مصباح الزئبق. موضحة في الشكل. 1. جميع الجزيئات لها ذيل كاره للماء ورأس محبة للماء ، لكن وجود مجموعات أخرى محبة للماء وكارهة للماء في الجزيئات لا يسمح بتصنيفها على أنها مركبات كلاسيكية محبة للماء. من نسب المناطق لكل جزيء في المرحلة المكثفة والمقاطع العرضية للجزيئات ، يمكن استنتاج أن جميع المونومرات تشكل طبقات أحادية ، وهي الجزيئات التي توجد بشكل غير مباشر بالنسبة لسطح الماء. الكثافة والثبات (الذي يحدده ضغط التدمير - الانهيار) للطبقات الأحادية أعلى في مركبات ثنائي الفينيل منها في بنزوات فينيل ، وتزداد مع زيادة طول الذيل الكاره للماء للجزيئات. يعتمد ثبات الطبقات الأحادية المكونة من خليط ثنائي الفينيل وبنزوات فينيل (M1-M3 ، M2-M3) على نسبتها. يتحقق أكبر تأثير إيجابي عند التركيزات العالية من ثنائي الفينيل (75٪) M1 أو M2. في التركيزات العالية ، M3 هو أسوأ مؤشر. وتتيح متساوي الحرارة للطبقات الأحادية الأحادية اختيار الظروف المنطقية للبلمرة الضوئية. تحت إشعاع الأشعة فوق البنفسجية للطبقات الأحادية أحادية الطبقة ، في جميع الحالات ، باستثناء الطبقة الأحادية للمونومر M3 ، لوحظ انكماشها (انخفاض في المنطقة لكل جزيء ، مما يؤدي إلى انخفاض حاد في الضغط) (الشكل 1). لا تؤدي البلمرة فوق البنفسجية للطبقات الأحادية الجزيئية المتجانسة دائمًا إلى زيادة ثباتها ، على سبيل المثال ، في حالة الطبقات الأحادية M2 (انخفاض الاستقرار) و M3 (تشير الزيادة البطيئة جدًا في الضغط إلى تدمير الطبقة الأحادية أثناء الضغط). أرز. 1. -A متساوي الحرارة للطبقات العائمة على أساس: أ - M1 و P1 ؛ ب - M3 و P3: أحادي (1) ، أحادي بعد التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية (2) ، بوليمر (3) يعتمد ثبات الطبقات الأحادية العائمة المشعة بالأشعة فوق البنفسجية لخلائط M1-M3 و M2-M3 ، وكذلك الطبقات الأحادية الأحادية الأولية ، على محتوى ثنائي الفينيل فيها وبتركيزات عالية (75٪) تتجاوز ثبات الطبقات الأحادية الأولية. تكون الطبقات الأحادية المكونة على أساس جزيئات بوليمر P1 على شكل مشط (على أساس المونومر M1) أكثر ثباتًا من الطبقات الأحادية ، ولكن جميع المحاولات لاكتشاف البنية العادية متعددة الطبقات التي يتم الحصول عليها على أساسها على ركيزة صلبة بطريقة الأشعة السينية كانت فاشلة. لتحديد موضع المجموعات الجانبية للبوليمر في أحادي الطبقة البوليمرية ، تم إنشاء شبكة معقدة (الشبكة الفائقة) ، وهي عبارة عن فيلم LB من طبقات أحادية متناوبة من البوليمر P وستيرات الرصاص ، والتي تلعب دور هيكلة الفواصل (الشكل. 2). جعلت المقارنة بين أنماط حيود الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة التي تم الحصول عليها من مثل هذه الشبكة الفائقة ومن فيلم LB متعدد الطبقات من ستيرات الرصاص من الممكن إثبات أن المجموعات الجانبية للبوليمر تقع بشكل أساسي تقريبًا في مستوى الفيلم ، وبالتالي ، على سطح الماء. يرجع عدم انتظام الطبقات في فيلم البوليمر إلى عدم نعومة سطح الطبقة العائمة بسبب استحالة وضع السلسلة الرئيسية في كرة ثنائية الأبعاد على سطح الماء. أرز. 2. أنماط الحيود ذات الزاوية الصغيرة للفيلم LB من ستيرات الرصاص (أ) والشبكة الفائقة المجمعة من طبقات أحادية من البوليمر P1 وستيرات الرصاص (ب) ، ونموذج الشبكة الفائقة والانحراف المحسوب عنها (على اليمين). وبالتالي ، هناك طريقتان لحل مشكلة الحصول على أغشية LB البوليمرية العادية: 1 - من خلال بلمرة الأشعة فوق البنفسجية لأغشية أحادية الطبقة متعددة الطبقات على ركيزة صلبة و 2 - من خلال محاذاة بنية متعددة الطبقات من طبقات أحادية عائمة مبلمرة بالأشعة فوق البنفسجية. يحتوي الفيلم متعدد الطبقات لمونومر M1 المصنوع وفقًا لـ Schaefer على بنية قطبية ثنائية الطبقة مع توجيه الجزيئات في طبقات من نفس النوع مثل المجموعات الجانبية للبوليمر P1. السبب في ظهور بنية ذات تواتر ثنائي الطبقة هو الترسيب التفاعلي لطبقة أحادية ثانية أو طرد جزء من الجزيئات من الطبقة الموجودة على الركيزة مع قلب الوجه. يؤدي التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية للفيلم M1 إلى زيادة تواتره بمقدار 1.5 مرة تقريبًا ، بسبب ظهور عيوب في شكل مكامن الخلل أثناء تكوين سلسلة البوليمر ، مما يقلل من خصائصها القطبية. يتكون فيلم LB وفقًا لـ Schaefer من الطبقات الأحادية M1 المبلمرة بالماء فوق البنفسجية يعطي نمط حيود يتوافق مع بنية ثنائية الطبقة قريبة جدًا من بنية البوليمر P1 في الطور F smectic. هنا ، تجعل النمذجة من الممكن التمييز بين بنية الطبقة الثنائية الناشئة عن الترسيب التفاعلي للطبقة الأحادية الثانية من البوليمر المتماثل (مشط أحادي الجانب) على الركيزة من البنية ثنائية الطبقة للبوليمر المتلازمي (المشط على الوجهين) ، الشكل. 3. نظرًا لأن عامل عدم التطابق (عامل R) بالنسبة للمتغير الثاني يكون أقل بشكل ملحوظ ، فيمكن استنتاج أن التحول التوافقي لخواص التوضيع المتناظرة إلى أحادي الطبقة عند فصلها عن الماء. أرز. 3. النماذج الهيكلية لأغشية LB المأخوذة من الطبقات الأحادية المبلمرة بالأشعة فوق البنفسجية على أساس المونومر M1 ومنحنيات حيود الطبقة البينية المقابلة: أ) للجزيئات متساوية التوضيع (R = 0.335) و ب) للجزيئات المتجانسة (R = 0.091٪). تحتوي أغشية LB للمونومرات M2 و M3 و M4 على بنية ذات طبقة دورية أحادية الطبقة ، ولكن على عكس المرحلة البلورية مع ترتيب متوازي للجزيئات في الطبقات. تم الحصول على هياكل مماثلة في فترات الطبقة البينية لمراحل C البلورية والسمكتيكية من طبقات أحادية من مونومر M3 عند ضغوط مختلفة. يشير هذا إلى أن المرحلة المكثفة للطبقة الأحادية تشتمل أيضًا على تناظرية ثنائية الأبعاد لمرحلة البلورة السائلة. السمة المميزة للأغشية الأحادية M2 و M3 و M4 هي تداخل المجموعات الطرفية في الطبقات المجاورة ، والتي يمكن أن تحجب روابط C = C وتمنع البلمرة. وبالتالي ، لا يؤدي التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية لأغشية LB للمونومرات M3 و M4 إلى أي تغييرات هيكلية في الفيلم بسبب تأثير الغربلة. إن بنية الأغشية المُصنَّعة من الطبقات الأحادية المبلمرة M2 و M4 للأشعة فوق البنفسجية لها أيضًا دورية أحادية الطبقة ، بدلاً من طبقة ثنائية واحدة ، كما هو الحال في بوليمر على شكل مشط في المرحلة smectic. يبدو أن تفاعل مجموعات الأثير في ذيول جزيئات M2 و M4 يمنع التحول التوافقي مع تكوين بنية ثنائية الطبقة. لم يكن من الممكن تكوين فيلم عادي متعدد الطبقات من طبقات M3 أحادية الطبقة المشعة بالأشعة فوق البنفسجية (كما في حالة خليط يحتوي على 75٪ M3 محتوى) بسبب عدم تجانسها. فصل الطور غائب في أفلام LB للمخاليط M1-M3 و M2-M3 (باستثناء MIX1-375). تحتوي جميع الأفلام على بنية ذات دورية أحادية الطبقة وبترتيب موازٍ للجزيئات في الطبقات. في هياكل أفلام LB من المخاليط (باستثناء خليط MIX2-375) ، يوجد عنصر تداخل لمجموعات نهاية الجزيئات في الطبقات المجاورة ، مما يمنع بلمرة الأشعة فوق البنفسجية للفيلم. يمكن تأكيد هذا الاستنتاج من خلال التغييرات في فيلم LB المشع بالأشعة فوق البنفسجية لخليط MIX1-375 الذي حدث بعد 1.5 سنة. تم تحويل أحد الهياكل غير المتجانسة مع دورية أحادية الطبقة إلى بنية ثنائية الطبقة مع فترة تتزامن مع فترة الطور البلوري للمونومر M1. تُظهر دراسة حيود الإلكترون لفيلم LB بناءً على طبقات أحادية مبلمرة للأشعة فوق البنفسجية MIX1-350 أن الفيلم يحتوي بشكل أساسي على مكون أحادي. تؤكد محاكاة بنية الفيلم وحساب حيود الأشعة السينية على ذلك. بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها ، يمكن استنتاج أنه بعد التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية ، يتناقص استقرار الطبقات الأحادية بسبب الطور غير المتجانس. يمكن أن تحتوي الطبقات الأحادية ، جنبًا إلى جنب مع مكون البوليمر ، على كمية كبيرة من المونومر. ونظرًا لأن المجموعات الجانبية البوليمرية تقع تقريبًا على سطح الماء بسبب العوائق الفراغية الناشئة ، فعندما تتلامس الركيزة مع الفيلم أثناء النقل وفقًا لشيفر ، يمكن للجزيئات الأحادية أن تجلس عليها بشكل مفضل. في الفيلم الذي يعتمد على الطبقات الأحادية المبلمرة للأشعة فوق البنفسجية MIX1-375 ، يوجد أيضًا مكون المونومر ، ولكن بكمية ضئيلة. تعطي حسابات المحاكاة والحيود بنية قطبية لجزيئات بوليمر متساوية التوضيع مع دورية أحادية الطبقة. وبالتالي ، تؤدي الزيادة في تركيز مكون فينيل بنزوات في الخليط إلى تكوين طبقة أحادية أكثر مرونة ، ونتيجة لذلك ، إلى طور غير متجانس أكثر وضوحًا بعد بلمرة الأشعة فوق البنفسجية. يعرض الفصل الخامس نتائج الدراسات حول تكوين الهياكل ذات قنوات النقل من تجاويف الجزيئات الحلقية الكبيرة (الإيثرات التاجية) بالإضافة إلى إمكانية التحكم في اتجاهها العياني في طبقات Langmuir أحادية الطبقة وأغشية LB وإمكانية تثبيت بنية الأخيرة . عينات مجمعة من ثنائي بنزو -18-تاج -6 وثنائي بنزو -24-تاج -8 مع بدائل مختلفة تحتوي على شظايا أزوميثين وإينامينوكيتون (الشكل 4) وأفلام LB المبنية عليها ، بما في ذلك الأفلام الموصلة المكونة على أساس معقدات إثيرات التاج مع وندسيلنات البوتاسيوم (KO-CO- (CH2) 9 = CH2) ، لورينات الصوديوم (Na-O-CO-C11H23) والفوليرين C60. عينات مجمعة من إيثرات التاج غير المستبدلة في هياكل الطور البلوري المتعلقة بالنظام أحادي الميل بنفس تناظر P2 / م. الهياكل قريبة من كثافة التعبئة ، حيث يوجد عنصر مشترك - حشوة متداخلة ، حيث تتداخل بدائل الجزيئات المجاورة ، وهو أمر نموذجي للتركيبات غير المولدة للطفح (الشكل 5). تعتمد معلمات الخلية على حجم التاج وطول البدائل الجانبية ، والتي تؤثر أيضًا على درجة امتداد الجزء المركزي. يؤدي وجود مجموعات enaminoketone في البدائل إلى زيادة كبيرة في الأبعاد العرضية للخلية بسبب عدد الجزيئات الموجودة فيها. يكمن السبب ، على ما يبدو ، في تكوين ليس فقط روابط هيدروجين داخل الجزيئات ، ولكن أيضًا روابط هيدروجينية بين الجزيئات N-H ··· O أثناء تنفيذ جهات الاتصال الزوجية لشظايا enaminoketone للجزيئات المجاورة ، مما يجعل الهيكل أكثر ملاءمة من الناحية النشطة. يتم تأكيد وجود هذه الروابط بشكل غير مباشر من خلال بيانات أطياف الأشعة تحت الحمراء لهذه المركبات ، حيث يوجد نطاق امتصاص واسع ومكثف من اهتزازات تمدد مجموعات NH في منطقة 3416 سم - 1 (عادةً ما يكون لهذا النطاق كثافة منخفضة ). انصهار مثل هذه الشبكة يترك شظايا ثنائية الأبعاد من الجزيئات متشابكة بواسطة روابط هيدروجينية. نظرًا لأن الاضطرابات الطولية في تغليف هذه الأجزاء أقل من الاضطرابات المستعرضة ، ينشأ هيكل مع علامات الطبقات. في الواقع ، فإن نمط حيود الأشعة السينية الذي تم الحصول عليه عن طريق صهر العينة في مجال مغناطيسي يتوافق مع nematic ، ولكن مع وجود علامات على بنية شيفرون. هذا هو ما يسمى بالمرحلة الخيطية canted cybotactic nematic. عندما تتفاعل جزيئات إيثرات التاج مع شظايا الآزوميثين في البدائل ، لا توجد روابط هيدروجينية ، ونتيجة لذلك ، تتشكل المرحلة النيماتيكية التقليدية أثناء ذوبان الشبكة البلورية. بسبب الروابط الهيدروجينية ، يصبح الهيكل أكثر تحفظًا ، ويمكن استخدام هذا العامل لتثبيت هياكل الطبقة التي تشكلها تقنية LB. تشكيل أحادي الطبقة وهيكل أفلام LB. قد تختلف متساوي الحرارة التي تم الحصول عليها أثناء تكوين طبقات لانجموير الأحادية بناءً على جزيئات إيثرات التاج غير المستبدلة- A في شكل وبداية نمو الضغط. الاختلاف في مسارها ، كما اتضح ، لا يعتمد فقط على درجة التغطية أو تركيز الجزيئات الذائبة ، ولكن أيضًا ، إلى حد حاسم ، على درجة حرارة الطور الفرعي. لقد وجد أنه عند درجات حرارة أقل من 17 -A ، فإن المتساويات لها حدبة مميزة أو هضبة ، وموضعها غير ثابت بشكل صارم في كل من المنطقة وضغط السطح. عادة ما يرتبط وجود سنام (أو هضبة) على متساوي الحرارة -A لإيثرات التاج بمرحلة انتقالية من الحالة السائلة الموسعة إلى الحالة المكثفة ، على الرغم من عدم وجود رأي واضح حول آلية انتقال الطور. يتم تحديد نوع انتقال الطور من خلال القيود الحركية - مع انخفاض معدل الضغط أو انخفاض في طول البدائل ، يتحول الحدبة إلى هضبة. مع زيادة درجة الحرارة ، يتدهور الحدبة (أو الهضبة) ، وبدءًا من 23 درجة مئوية ، لم يعد يتم ملاحظتها ، الشكل. 6. مع الأخذ في الاعتبار جميع السمات الملحوظة لسلوك متساوي الحرارة -A ، يمكن شرح آلية التحولات الهيكلية في الطبقة العائمة على النحو التالي. تميل جزيئات الأثير التاجي إلى التجمع ، ولكن يمكن إعاقة ذلك بواسطة جزيئات المذيبات التي تحتفظ بها جزيئات الأثير التاجي. ستحدد نسبة الجزيئات المجمعة وغير المجمعة في الطبقة المشكلة موضع الحدبة أو الهضبة (انتقال الطور) على متساوي الحرارة. عندما يتم الوصول إلى ضغط معين (حسب درجة الحرارة) ، يتم ضغط جزيئات المذيب خارج الطبقة الأحادية ويتم تشغيل آلية تجميع جزيئات إيثر التاج المسطحة. يتم دعم هذا التفسير أيضًا من خلال حقيقة أنه أثناء الضغط الثانوي للطبقة الأحادية الموسعة ، يتم الحصول على متساوي درجة حرارة سلس فقط ، حيث لم تعد الركام المتشكلة تتفكك. عند درجة حرارة مرتفعة (23-24 درجة مئوية) ، يبدأ المذيب في ترك سطح الماء بالفعل في المرحلة الأولية من تكوين الطبقة الأحادية ، ونتيجة لذلك ، يتم الحصول على درجة حرارة متساوية. اعتمادًا على الصلابة المطابقة لإيثرات التاج أثناء انتقال الطور ، فإن الجزيئات إما تغير اتجاهها المكاني ، وتصطدم ببعضها البعض مع قلب لاحق على الحافة (التاج الصلب 6) ، أو الالتواء في منطقة التاج ، بسبب الاتصال الوثيق للجزيئات المجاورة أثناء تكوين الركام المتحقق مع تحول طولي لهم بالنسبة لبعضهم البعض (التاج المرن -8). هذا مسؤول عن الاختلاف في بنية الطبقات الأحادية المشكلة ، ونتيجة لذلك ، في بنية أفلام LB التي تم الحصول عليها على أساسها. وفقًا لبيانات الأشعة السينية ، لديهم على التوالي بنية شبه ثنائية الأبعاد ذات دورية أحادية الطبقة أو بنية ثنائية الطبقة غير متكافئة مع تداخل داخلي للجزيئات. أرز. 6. -A متساوي الحرارة من التاج-6-a10: الشكل. 7. تغليف الجزيئات Crown-8-e12 في فيلم LB ، أ - 0.5 مجم / مل ؛ 1.7 مل / م 2 ؛ 17оС ، كثافة الإلكترون (ض) ، تجريبي (1) ب - 0.5 مجم / مل ؛ 1.7 مل / م 2 ؛ 24 درجة مئوية ، وشدة التشتت المحسوبة (2) - 0.25 مجم / مل ؛ 2.14 مل / م 2 ؛ 17 درجة مئوية. هيكل متعدد الطبقات لأغشية LB عندما تتكون أغشية LB من طبقات عائمة من إيثرات التاج غير المستبدلة ، يمكن أن يكون لبنية البدائل تأثير كبير على استقرار بنيتها. على سبيل المثال ، في بنية أغشية LB لإيثرات التاج مع مجموعات الآزوميثين في البدائل ، ينشأ تداخل كبير بين الأجزاء الطرفية للجزيئات في الطبقات المجاورة ، مما لا يسمح بالنظر إلى مثل هذا الهيكل باعتباره شبه ثنائي الأبعاد. هذا العنصر الهيكلي هو سمة من سمات المرحلة البلورية. عندما تحتوي البدائل على مجموعات enaminoketone ، فإن بنية أغشية LB تظل إما شبه ثنائية الأبعاد ، على غرار بنية smectic ذات طبقة واحدة (Crown-6e-n) ، أو طبقة ثنائية غير متكافئة (crown-8e-n ، انظر الشكل . 7) التردد. على ما يبدو ، فإن تفاعل مجموعات enaminoketone النشطة للجزيئات المجاورة في طبقات إما مباشرة أو من خلال جزيء الكلوروفورم مع تكوين روابط هيدروجينية يجعل البنية شبه ثنائية الأبعاد أكثر استقرارًا فيما يتعلق بالتبلور. تم إجراء دراسة سلوك جزيئات إيثر التاج في الطبقات العائمة مع أملاح الأحماض الدهنية والفوليرين C60 من أجل إنشاء هياكل غشاء مع عناصر موصلة نانوية النطاق مكانيًا. متساوي الحرارة للطبقات العائمة على أساس مخاليط من Crown-8-e12 إما مع البوتاسيوم undecylenate (CA) ، أو مع لورينات الصوديوم (LN) في النسبة 1: تختلف عن متساوي الحرارة من التاج النقي-8-e12 عن طريق تحول المرحلة الانتقال (في شكل سنام) من الحالة السائلة الممتدة إلى الحالة السائلة المكثفة في منطقة المساحات الكبيرة لكل جزيء ، مما يشير إلى تكوين المجمعات. سلوكهم في أحادي الطبقة مشابه جدًا لسلوك جزيئات إيثر التاج الصلب ، لأن تاج إيثر التاج يفقد حركته التوافقية أثناء تكوين المركب. يعتمد انتقال المرحلة الثانية (في شكل هضبة أو انعطاف) المرتبط بإعادة توجيه شظايا المركب المتشكل في الطبقة العائمة ، مثل الأولى (في شكل سنام) ، على درجة الحرارة ، ولكن بدرجة أقل . عند 24 درجة مئوية ، يتناقص طول الهضبة ويتحول إلى مناطق أصغر لكل جزيء ، بينما يختفي الحدبة تمامًا. وفقًا لبيانات تجربة الأشعة السينية ، فإن فيلم LB الخاص بمركب FE-UC المودع من المرحلة المكثفة له هيكل شبه ثنائي الأبعاد مع دورية أحادية الطبقة (تميل الأجزاء المركزية من جزيئات FE إلى الحافة ، لا يوجد تداخل بين شظايا النهاية). في تجويف الإيثر التاجي (المتبرع) ، يوجد أيونان (K +) ، ومخلفات الحمض مدمجة في الطبقات ويتم توجيهها بالتوازي مع البدائل ، الشكل. 7. مع الأخذ في الاعتبار الدمج المنتظم لجزيئات المذيب في هيكل النموذج يؤدي إلى انخفاض في عامل R من 0.038 إلى 0.024. يختلف هيكل فيلم LB المستند إلى المركب المكون من Crown-8-e12 مع LN في ترتيب المخلفات الحمضية (ليس على طول ، ولكن عبر البدائل). أفلام LB للمجمعات KE-UK و KE-LN شبه ثنائية الأبعاد ولا تتبلور. يمكن اعتبار طبقة منفصلة من الفيلم بمثابة بنية شطيرة تتكون من طبقة موصلة تحتوي على قنوات موصلة تكونت بواسطة تيجان FE وطبقات عازلة مكونة من بدائل FE. بشكل عام ، الفيلم عبارة عن حزمة من هذه السندويشات ، والتي يمكن أن تكون بمثابة نموذج أولي لكابل متعدد النواة بمقياس نانوي بأسلاك معزولة ، الشكل. ثمانية. تم استخدام إيثرات التاج أيضًا لقمع تراكم C60 فوليرين ، والذي يكون عرضة لتكوين مجاميع ثلاثية الأبعاد ، مما يجعل من الصعب جدًا تكوين طبقات Langmuir الأحادية والهياكل ذات الطبقات العادية فقط على أساسها. يُنصح باستخدام الإيثر التاجي غير المُستبدل كعامل معقد قادر على تكوين طبقة أحادية مستقرة ، على الرغم من عدم وجود توازن مسعور مسعور ، لزيادة المساحة على سطح الطور الفرعي الذي يصل إلى تجاويف الدراجات الكبيرة ، وبالتالي ، احتمالية دخول جزيئات الفوليرين إليها. يجب أن تتضمن إحدى السمات المهمة لـ -A متساوي الحرارة التي تم الحصول عليها في دراسة التحولات الهيكلية في الطبقات العائمة DB18C6 و C60 (بنسبة 2: 1) حقيقة أن بداية نمو الضغط يتوافق مع منطقة تتجاوز بشكل كبير المنطقة القصوى لكل الجزيء الشرطي ، والذي يشير إلى عدم وجود تجمع لجزيئات C60 في المرحلة الأولية من تكوين الطبقة الأحادية. يوضح الشكل 9 التحولات الهيكلية في أحادي الطبقة ، مما يؤدي إلى تكوين مجمعات من نوع السندويتش. يشير التباطؤ الطفيف أثناء متساوي الحرارة إلى الأمام والعكس أيضًا إلى أن تراكم C60 قد تم كبته إلى حد كبير ، حيث يتشكل مركب الإيثر والفوليرين التاجي بسبب العوائق الفراغية ويتحلل أثناء فك الضغط. أرز. 9. -A متساوي الحرارة ورسم تخطيطي للهيكل الشكل. 10. النموذج الهيكلي وإسقاط التحولات السياحية في طبقة كثافة الإلكترون العائمة ، الطبقة التجريبية على أساس DB18K6 و C60. محسوبة (1) ومحسوبة (2) حيود الشكل. 11. هيكل النموذج وصورة AFM لفيلم LB بناءً على معقدات مكونة من جزيئات DB18C6 و C60. أظهرت بيانات حيود الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة (الشكل 10) ودراسات AFM (الشكل 11) لفيلم LB تم تجميعه من طبقات أحادية الجزيء DB18C6 و C60 أن المركب الشبيه بالسندويتش هو العنصر الأساسي في بنية الطبقة. في هذه الحالة ، تكون البنية بحيث تتلامس C مع بعضها البعض ، وتشكل سلاسل لا تتجاوز حدود طبقة منفصلة. وتجدر الإشارة إلى أن أفلام LB التي تم الحصول عليها (وكذلك الأفلام المعتمدة على مجمعات FE-UK و FE-LN) أحادية المحور وليس لها اتجاه عياني في مستوى الطبقات. الفصل 6.فيما يلي نتائج الدراسات الهيكلية للعينات السائبة وأغشية LB للمجمعات الوسيطة من اللانثانيدات ، والتي تجذب الانتباه من خلال خواصها المغناطيسية (البارامغناطيس العضوية القوية) والأقل بكثير (مقارنة بالمجمعات التي تحتوي على أنيونات ذات طبيعة مختلفة) درجات حرارة انتقال الطور ، جدول. 2. تم إيلاء الاهتمام الرئيسي لسلوك درجة الحرارة للمعلمات الهيكلية للمراحل السائبة للمجمعات أثناء التوجيه بواسطة مجال مغناطيسي (أو كهربائي) ، وإنشاء علاقة بين بنية هذه المراحل وهيكل أغشية LB تشكلت على أساس المجمعات ، وإمكانية استخدام هذه المجمعات لإنشاء نسيج فيلم ثنائي المحور. الصيغ الهيكلية لمركبات اللانثانيد وتباينها المغناطيسي Dy [X] 2 SO4-C12H25 C12H25-O-C6H3 (OH) -C = N-C18H37 - Ho [Ho (LH) 3] [X] 3 SO4-C12H25 C14H29-O - С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37 - Tb [X] 3 SO4-C12H25 С14Н29-О-С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37 - تم توجيه العينات السائبة في غرفة مغناطيسية للأشعة السينية مع مجال 1.2 T كما هو الحال في سريع (1 درجة / دقيقة) ، ومع تبريد بطيء (0 ، درجة / دقيقة) من المرحلة الخواص. تم إجراء التصوير بالأشعة السينية للعينات الموجهة في الموقع أثناء دورة التسخين في النطاق من درجة حرارة الغرفة إلى نقطة المقاصة. تشكل المجمعات المدروسة مرحلتين (SmF و SmC) أو ثلاث مراحل (SmB و SmF و SmC). في المجمعات ذات الروابط الأقصر (المجمعات Dy و ErI) ، لم يتم ملاحظة طور SmB ، على ما يبدو بسبب حقيقة أن درجة حرارة انتقال طور SmF-SmB بالنسبة لهم أقل من درجة حرارة التزجج. ميزة العينات الموجهة هي ضعف التوجه ككل بدرجة عالية بما فيه الكفاية لتوجيه بنية الطبقة المناسبة (S = 0.8). في هذه الحالة ، كما هو موضح من خلال حسابات الحيود من النماذج ، فإن جزيئات المجمعات لها تشكل ممدود ، ولكن في طور SmC هناك ميل إلى تداخل طفيف في الأجزاء الطرفية للروابط في الطبقات المجاورة. يعتمد سلوك معلمات الحيود للمجمعات أثناء انتقالات الطور بشدة على كل من تركيبها الجزيئي وعلى ما قبل التاريخ - على معدل تبريد العينات أثناء التوجيه حسب المجال وعلى طبيعة المجال (الكهربائي أو المغناطيسي). يؤثر معدل التبريد في المجال المغناطيسي على درجة حرارة تحول طور SmF-SmC. ومع ذلك ، في حين أن تحول انتقال الطور الذي لوحظ في مجمع Ho نحو درجة حرارة أقل عند معدل تبريد أعلى يمكن تفسيره من خلال تأثير التبريد الفائق ، فإن هذا التحول يحدث في مجمع Dy نحو درجة حرارة أعلى. هناك حقيقة أخرى غير معتادة لهذا المركب ، والموجهة إلى التبريد البطيء في مجال مغناطيسي ، وهي التحول الكبير في درجة الحرارة للتغيرات المميزة في عرض الانعكاسات ذات الزاوية الصغيرة والزاوية الواسعة (الشكل 12). أي أن مركب الديسبروسيوم يتصرف مثل نظام من مرحلتين: الأجزاء المركزية للمركب ، التي تشكل الطبقات ، هي مرحلة واحدة ، وذيول الترابط ، التي تشكل نوعًا من الطبقات البينية بين الطبقات ، هي مرحلة أخرى. علاوة على ذلك ، تظهر ثنائية الطور نفسها على أنها تأثير مجال مغناطيسي ، حيث يجب توجيه الجزء المركزي من المركب (البارامغناطيسي مع تباين مغناطيسي سلبي) وذيول الترابط (مع تباين ثنائي المغنطيسي الإيجابي) بشكل مختلف. عند التبريد السريع في المجال ، لا يتم ملاحظة التأثير ، لأنه في هذه الحالة يتصرف الجزيء المعقد ككل واحد. في حالة مجمعات الإربيوم ذات التباين المغناطيسي الإيجابي (الجدول 2) ، تحدث التغييرات المميزة في عرض الانعكاسات أثناء انتقال الطور بشكل متزامن ، كما هو الحال في نظام أحادي الطور ، حيث لا يوجد تعارض مرتبط بتوجيه المحور المركزي جزء من مجموعات الترابط المعقدة والمحيطية في مجال مغناطيسي (الشكل 12). أرز. 12 تبعيات درجة الحرارة لنصف عرض الزاوية العريضة () والزاوية الصغيرة () القصوى لمجمعي Dy (يسار) و ErII (يمين). الاتجاه مع تبريد بطيء (،) وسريع (،) في مجال مغناطيسي يبلغ 1.2 تسلا. عندما يتم توجيه معقد Dy بواسطة مجال كهربائي ثابت في مرحلة SmC ، هناك ميل إلى انخفاض ملحوظ في فترة الطبقة ، وفي مرحلة درجة الحرارة المنخفضة ، تتزامن فترة الطبقة مع جزيء القص كما في طور SmB. في هذه الحالة ، لم تتم ملاحظة أي تغييرات ملحوظة في عرض انعكاسات الزاوية الصغيرة أثناء انتقال المرحلة ، ويستمر عرض انعكاسات الزاوية العريضة في الزيادة بشكل ملحوظ بعد انتقال المرحلة. السبب في آلية التوجيه. في مجال كهربائي ثابت ، تميل جزيئات المركب ذات التباين العازل الإيجابي إلى توجيه نفسها بالتوازي مع المجال. في مرحلة SmC ، بسبب زيادة الموصلية بشكل ملحوظ ، وهو الحد الأقصى على طول الطبقات ، هناك ميل لهم للدوران على طول الحقل. يؤدي الصراع التوجيهي إلى زيادة ميل الجزيئات في الطبقة. أظهر التصوير بالأشعة السينية للمجمعات عند تبريدها إلى -15 درجة مئوية أنها لا تتبلور ، ولكنها تحتفظ بالبنية السميكة ذات الطبقات الهيكلية (SmF أو SmB) في الحالة المزججة. بناءً على هذه الحقيقة ، يمكن توقع أن الهيكل متعدد الطبقات لأفلام LB سيكون محافظًا بنفس القدر. وتكون متساوي الحرارة التي تم الحصول عليها أثناء تكوين طبقات لانجموير بناءً على معقدات اللانثانيدات من نفس النوع ، الشكل. 13. تتميز بضغط أولي صفري ولديها عدد من التصريفات التي تشير إلى الطبيعة المعقدة للتحولات الهيكلية والمرحلة في الطبقة العائمة الناتجة عن تغيير في شكل المجمعات ، والتي تتغير من الشكل الممدود (في مرحلة التمدد السائل ) إلى منحني بشدة (في المرحلة المكثفة). تتوافق الهضبة الأولى على الأيزوثرم مع تحويل الطبقة الأحادية المكثفة إلى طبقة ثنائية ، والثانية ، إلى التحولات الهيكلية المرتبطة بتغيير في شكل المجمعات في الطبقة العليا من بنية الطبقة الثنائية من الانحناء مرة أخرى إلى الممدود (في في هذه الحالة ، تقف الجزيئات على ذيول). تؤدي زيادة درجة حرارة الطور الفرعي أو معدل انضغاط الطبقة الأحادية إلى انحطاط الهضبة وتحول انتقالات الطور نحو مناطق كبيرة لكل جزيء. في هذه الحالات ، تصبح الطبقة العائمة أقل استقرارًا بسبب عدم التجانس الأكبر. أظهرت الدراسات اللاحقة لأغشية LB بناءً على المجمعات أن هيكلها يعتمد على ضغط الترسيب ، الجدول. 3. عند ضغوط النقل المنخفضة (حتى مستوى هضبة) ، تتشكل الهياكل الشبيهة بالسمكت مع فترة أقصر (ميل أكبر للجزيئات) مقارنةً بالضغوط الأعلى (فوق الهضبة الأولى) ، عندما يكون هيكل فيلم LB قريب جدًا من بنية درجة حرارة منخفضة في عينة سائبة. عند الضغوط فوق الهضبة الثانية ، يمكن أن توجد هياكل من أنواع مختلفة في الطبقة العائمة بسبب عدم تجانسها ، الجدول. 3. تم استخدام قدرة البنية البلورية السائلة على الاستجابة لمجال مغناطيسي لإنشاء أغشية رفيعة مرتبة بشكل مجهري من مجمعات اللانثانيدات أكثر مما تقترحه تقنية LB القياسية. عندما يتم تضمين مجال مغناطيسي في تكوين طبقة عائمة (الشكل 11) ، يصبح من الممكن الحصول على هياكل فيلم ذات نسيج ثنائي المحور. يتيح لك المرفق المغناطيسي المصمم إنشاء مجال مع الحث B = 0.05 T (H = 4 · 104 A / m). كما يوضح حساب حقل فريدريكس الحرج (Hc = 2 · 102 A / m) ، فإن هذا كافٍ لتوجيه المجمعات الوسيطة على سطح الطور الفرعي. نقل الضغط والبيانات الهيكلية لأفلام LB لمجمع Dy. رد الفعل d ، I ، rel. الوحدات رد الفعل d ، I ، rel. الوحدات رد الفعل d ، I ، rel. الوحدات عندما تتشكل طبقات Langmuir على أساس معقدات في وجود مجال مغناطيسي ، يظهر عدد من الاختلافات المميزة في متساوي الحرارة ، الشكل. 15. هذه بداية لاحقة لزيادة الضغط في الشكل الأولي. 14. تكوين المجال المغناطيسي في الشكل. 15. -A متساوي الحرارة لمركب Tb ، نتوءات على مستوى LB للحمام. 1 - جوانب الحمام التي تم الحصول عليها أثناء تكوين طبقات أحادية ، 2 - حاجز ، 3 - لوحة بدون حقل (أ) وفي وجود مرحلة مغناطيسية لتكوين طبقة أحادية ، انخفاض في طول القسم 1-2 المقابل للطور الغازي للطبقة الأحادية ، زيادة أسرع في الضغط بعد الانتقال إلى الطور السائل الممتد (القسم 2-3) ، التحول نحو مناطق أصغر من الانحناءات المميزة أو الهضاب على متساوي الحرارة في الطبقة المكثفة الحالة (القسم 3-4 في متساوي الحرارة يتوافق مع المرحلة المكثفة الأولى ، و4-5 يتوافق مع مرحلة تكوين الطبقة الثنائية). هذا هو المكان الذي يلعب فيه تأثير ترتيب الجزيئات في الحقل - تصبح التعبئة أكثر كثافة. يتجلى تأثير المجال المغناطيسي أيضًا في بنية أفلام LB. وهكذا ، في أفلام مجمعات Dy و Tb التي تم الحصول عليها عند ضغط منخفض (6 mN / m) ، تزداد فترات الطبقة البينية بشكل ملحوظ وتصبح مساوية لفترة الأفلام التي تم الحصول عليها عند ضغط مرتفع (19 mN / m). في الوقت نفسه ، تشير تجربة حيود الإلكترون إلى ظهور نسيج في مستوى الفيلم ، الشكل. 16 ب. ومع ذلك ، لا يمكن الحصول على فيلم ثنائي المحور إلا عن طريق تطبيق طبقات أحادية عند ضغط منخفض نسبيًا (mN / m). السبب يكمن في الاسترخاء التوافقي للجزيئات. عند الضغط العالي ، تنحني جزيئات المركب في أحادي الطبقة بقوة ، وعندما يتم فصلها عن سطح الماء ، يتم تقويمها مع تدمير اتجاه السمتي المحدد بواسطة الحقل. عند الضغط المنخفض ، تنحني الجزيئات بشكل ضعيف ، والاسترخاء التوافقي ليس كارثيًا للغاية بالنسبة للتوجه السمتي. يمكن أيضًا الحصول على نسيج ثنائي المحور في الفيلم باستخدام تأثير ضيف المضيف. تم إدراك الموقف عندما تم توجيه جزيئات الضيف في مرحلة تكوين طبقة أحادية عائمة في وجود مجال مغناطيسي بواسطة جزيئات المجمع للحصول على أفلام فائقة الرقة مع تباين مستوٍ في أنظمة مختلفة. وهكذا ، على أساس الطبقات العائمة غير المتجانسة الجزيئية لمركب ErII - تم الحصول على خليط البورفيرين رباعي الاستبدال بتركيز مولاري يبلغ 1: 2.4 ، تم الحصول على أفلام LB متباينة الخواص بصريًا مع تباين عالٍ بدرجة كافية (درجة الاتجاه S = 0.84) ، على التوالي. في هذا النظام ، لم يتم توجيه جزيئات المركب بواسطة جزيئات البورفيرين الفردية ، ولكن بواسطة مجاميعها ، كما يتضح من ظهور الهضبة في المنطقة الأولية من متساوي الحرارة -A ، والتي تشبه إلى حد بعيد متساوي الحرارة من مجمع ErII. لإنشاء أفلام LB مع تباين معين للموصلية المستوية ، تم استخدام مركب الأثير التاجي للنظام الثلاثي - لورين الصوديوم - التيربيوم (تراوحت النسبة المولية من 1: 2: 1 إلى 100: 200: 1 ، على التوالي). استند توافق جميع الجزيئات في الهيكل العام إلى حقيقة أن خليط الإيثر التاجي - لورينات الصوديوم ومركب التيربيوم (المدروس سابقًا) يشكلان هياكل طبقة ثنائية الأبعاد مائلة شبه منحرفة فترات مختلفة في فيلم LB. يؤدي التباين المغناطيسي السلبي لجزيئات مركب التيربيوم إلى حقيقة أن الجزيئات الموجودة في الطبقة العائمة موجهة بشكل عمودي على المجال المغناطيسي ، مما يجبر جزيئات الأثير التاجية غير المتجانسة على توجيه نفسها بنفس الطريقة. يجب أن يوفر توجيه القنوات الموصلة في هذه الحالة أقصى قدر من التوصيل الكهربائي في الاتجاه الموازي لخطوط المجال المغناطيسي. من أجل توجيه القنوات الأيونية في فيلم LB على طول الطبقة ، يجب أن تميل جزيئات الإيثر التاجي (مولداتها) إلى الحافة ، وهو ما يتوافق مع النماذج الهيكلية المحددة في دراسة الأفلام القائمة على الإيثرات التاجية ومزيج من تاج الأثير - لورينات الصوديوم. أثناء نقل أحادي الطبقة إلى ركيزة صلبة ، يتم الاحتفاظ بالاتجاه السمتي للقنوات الموصلة ، والذي يتم تأكيده ليس فقط إلكترونيًا ، ولكن أيضًا من خلال القياسات المباشرة للتوصيل المستوي لأفلام LB في اتجاهات مختلفة (الشكل 17). تم الحصول على نتائج مماثلة لأغشية LB بناءً على النظام الثلاثي المعوض DB24crown8 - الفوليرين C60 - مركب تيربيوم. أرز. 17. تكوين الأقطاب الكهربائية والتوصيل الكهربائي (G) لفيلم LB لمزيج من الإيثر التاجي - لورينات الصوديوم - معقد التيربيوم مع نسب مولارية مختلفة للمكونات على طول (الاتجاه A) وعبر (الاتجاه B) من المجال المغناطيسي. Go هو موصلية ركيزة نظيفة. يزداد تباين الموصلية المستوية للفيلم مع انخفاض تركيز جزيئات التيربيوم المعقدة في الخليط ، الشكل. 17. هذا يرجع إلى الحد من التأثير المزعج لهذه الجزيئات على بنية القنوات الموصلة. في الوقت نفسه ، فإن اللحظات المغناطيسية العملاقة لجزيئات mo لمركب التيربيوم ، حتى في حالة تركيزها المنخفض نسبيًا ، تجعل من الممكن توجيه بنية المجال المكونة من جزيئات الإيثر التاجي - لورينات الصوديوم أو الأثير التاجي - مجمعات C60. نتائج رئيسيةوالاستنتاجات 1. لقد ثبت أنه في الهياكل ذات التناظر القطبي المتكون من الأكريلات المتوسطة ، يمكن أن يحدث تعويض العزوم ثنائي القطب ليس فقط على مستوى الجزيئات الفردية ، ولكن أيضًا أثناء تكوين الثنائيات من الجزيئات القطبية. إن وجود جزء لولبي يمنع بشكل معقّم تعويض اللحظات ثنائية القطب للروابط في كل من الجزيء والتعبئة الجزيئية. تؤدي إضافة مجموعة C = O إلى ذيل الجزيء إلى تغيير طبيعة التعبئة الجزيئية ؛ نظرًا للتفاعل ثنائي القطب ثنائي القطب ، يصبح الهيكل أكثر تحفظًا فيما يتعلق بتفكيك السمتي (وهو ما يفسر تكوين Cr- القطبية) H * المرحلة) وفصل الطور (في مخاليط LC من أكريلات مراوان وأكريلات). تؤدي الزيادة في طول المكون achiral في المخاليط إلى تكوين جزيء طبيعي مع جزيئات متداخلة في الطبقات المجاورة. يعتبر التفجير السمتي الكبير عاملاً هامًا يمنع تكوين الطبقات القطبية في هذه المراحل. 2. وجد أن البوليمرات المتجانسة والبوليمرات المشتركة التي يتم الحصول عليها على أساس أكريلات مراوان وأكريلات ومخاليطها تشكل هياكل سمكتية ذات طبقات ثنائية قطبية. يعتمد توزيع المكونات اللولبية والكرارية في الطبقات الثنائية على نسب تركيزها في البوليمر المشترك. في حالة الأطوال المختلفة للمكونات اللولبية والعادية في البوليمر المشترك ونسبها غير المتكافئة في طبقات الطبقة الثنائية ، يتم ملاحظة التغييرات الهيكلية المميزة داخل الأطوار الصغيرة من نفس النوع (حالة من نوع من فصل الطور الدقيق). تزداد درجة ميل البنية الحلزونية عند الانتقال من نفس النسبة إلى النسبة غير المتكافئة للمكونات اللولبية والمضادة في الطبقات الثنائية. عند التركيز المنخفض للمكون اللولبي ، لوحظ هيكل شيفرون (لـ CPL1-325). الطريقة التي يتم بها توجيه البوليمرات المشتركة لها تأثير ملحوظ على هيكلها. عند التوجيه باستخدام مجال كهربائي ثابت يصل إلى 1106 فولت / م ، يظل الهيكل الحلزوني غير مجدول ، وتكون درجة اتجاه بنية الطبقة أعلى من تلك الموجودة في المجال المغناطيسي. في حالة الاتجاه المغناطيسي ، تكون درجة اتجاه المجموعات الجانبية للبوليمر المشترك وترتيبها الترجمي أعلى. 3. لقد ثبت أنه مع نفس النسبة من المكونات اللولبية والمكونة في البوليمر المشترك ، يكون فرق الطاقة بين الحالة القطبية وغير القطبية ضئيلًا ، مما يسهل استقطاب العينة في مجال كهربائي (والذي يجب أن يكون أعلى بكثير من 1106 فولت / م). 4. يتضح أن السبب وراء التركيب غير المتبلور للأشعة السينية للفيلم LB المتكون من جزيئات البوليمر الشبيه بالمشط هو المرونة المحدودة للسلسلة الرئيسية ، مما يؤدي إلى تكوين طبقة عائمة فضفاضة وغير ملساء على سطح الماء. باستخدام الطبقات الأحادية الفاصلة ، التي تم تشكيلها ، على سبيل المثال ، على أساس ستيرات الرصاص ، من الممكن تحديد الطبقات الفردية في فيلم LB ورؤية البنية العادية متعددة الطبقات بشكل شعاعي. 5. وجد أن مركبات ثنائي الفينيل المشكل بالباريل تشكل طبقات أحادية أكثر كثافة وأكثر مقاومة للانهيار من بنزوات الفينيل. كما تؤدي زيادة تركيز مكون ثنائي الفينيل في الطبقات الأحادية العائمة للخلائط إلى زيادة ثباتها. يؤثر هيكل جزء الذيل من الجزيئات بشدة على كثافة واستقرار الطبقات الأحادية: يؤدي وجود مجموعة الكربونيل في الذيل وزيادة طوله إلى زيادة كثافة واستقرار الطبقات الأحادية وثنائيات الفينيل وبنزوات الفينيل. 6. لقد ثبت أنه ، باستخدام تقنية LB ، يمكن تكوين أغشية قطبية منتظمة من ثنائي الفينيل المتكون من مركبات ثنائية الفينيل المتكونة من النوع الوسيط ومخاليطها مع بنزوات فينيل. في هذه الحالة ، تم الكشف عن وجود ارتباط معين في بنية أغشية LB وهيكل المراحل السائبة للمركبات قيد الدراسة. لا يمكن تثبيت البنية شبه ثنائية الأبعاد لأغشية LB بواسطة البلمرة فوق البنفسجية إلا في حالة عدم وجود غربلة للروابط C = C بواسطة الأجزاء الطرفية للجزيئات. 7. وجد أن بلمرة الأشعة فوق البنفسجية للطبقات الأحادية العائمة المتجانسة والجزيئية غير المتجانسة ، كقاعدة عامة ، تكون مصحوبة بانكماشها وتؤدي إلى زيادة الاستقرار. ومع ذلك ، في حالة الميل الكبير للجزيئات في الطبقة الأحادية ، فإن المجموعات الجانبية من البوليمر التي تشكلت بعد تسقط الإشعاع فوق البنفسجي على سطح الماء ، وتبدأ الطبقة الأحادية في الانهيار في وقت واحد تقريبًا مع بداية حركة الحاجز الانضغاطي . الفيزياء النظرية ملخص أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الفيزيائية والرياضية نوفوسيبيرسك - 2011 تم العمل في جامعة نوفوسيبيرسك التقنية الحكومية في قسم الفيزياء التطبيقية والنظرية للفيزياء والتكنولوجيا ... " «Atkarskaya Agata Sergeevna تشابهات المجموعات الخطية فوق الحلقات الترابطية التخصص 01.01.06 المنطق الرياضي والجبر ونظرية الأرقام ملخص أطروحة لدرجة المرشح في العلوم الفيزيائية والرياضية موسكو 2014 تم العمل في قسم الجبر العالي بالكلية ماجستير في الميكانيكا والرياضيات FSBEI HPE "جامعة موسكو الحكومية تحمل اسم M.V Lomonosov" .... "هياكل بونوماريف إيفان فيكتوروفيتش لكاشفات الإشعاع المؤين استنادًا إلى تخصص أرسينيد غاليوم EPITAXIAL ARSENIDE GALLIUM 01.04.10 - فيزياء أشباه الموصلات ملخص أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الفيزيائية والرياضية مختبرات جامعة ولاية تومسك لفيزياء أشباه الموصلات والفيزياء تكنولوجيا ... " «نظرية ميرونوف جينادي إيفانوفيتش للأنظمة ثنائية الأبعاد والنانوية ذات الارتباطات القوية في نموذج HUBBARD 04/01/02 - الفيزياء النظرية ملخص أطروحة درجة دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية كازان - 2008 2 تم تنفيذ العمل في قسم الفيزياء النظرية جامعة ولاية قازان في و. أوليانوفا لينين المستشار العلمي: دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، البروفيسور بوريس إيفانوفيتش كوتشاليف المعارضون الرسميون: ... " ARBUZOV ANDREY ALEKSANDROVICH. فيزياء المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم العالي المهني في قازان ... " "MUTINA Albina Rishatovna VN MORNING E GRADI EN YOU MAGNETIC FIELDS IN THE PORIS OF YOU X البيئات: E KSPERIM EN TALNO E ISSL EEDOVANI E التخصص 01.04.07 - فيزياء المادة المكثفة ملخص الأطروحة لدرجة المرشح الرياضي الفيزيائي علوم كازان 2007 في قسم الفيزياء الجزيئية ... " "أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الفيزيائية والرياضية تومسك 2007. تم تنفيذ العمل في قسم نظرية مجال الكم في جامعة ولاية تومسك. المستشارون العلميون: دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، البروفيسور سمن ليونيدوفيتش ... " "سيليفانوف نيكيتا إيفانوفيتش تأثير التفاعلات بين الجزيئات على العمليات الضوئية للأكريدين المستبدل والكومارين وأحمر النيل في المحاليل والأغشية الرقيقة 02.00.04 - الكيمياء الفيزيائية ملخص الأطروحة لدرجة المرشح للعلوم الكيميائية تومسك - 2011 تم تنفيذ العمل في قسم الكيمياء الفيزيائية والغروانية بكلية الكيمياء وفي مختبر الفيزياء الضوئية والكيمياء الضوئية لجزيئات جامعة ولاية تومسك المستشار العلمي: مرشح ... " «Pleshinskiy Ilya Nikolaevich أعاد تعريف مشاكل القيمة الحدية ومشاكل الاقتران لمعادلة هيلمهولتز ونظام ماكسويل للمعادلات 01.01.02 - المعادلات التفاضلية ملخص المؤلف للأطروحة لدرجة مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية كازان - 2007 تم تنفيذ العمل في المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي جامعة ولاية قازان سميت باسم ... في و. Ulyanova-Lenin دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية ، ... " Ruslan Magomedtakhirovich Gadirov البحث التجريبي والكيميائي الكمي للعمليات الضوئية في الكومارين البديل 02.00.04 - الكيمياء الفيزيائية ملخص أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الكيميائية تومسك - 2007 المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي جامعة تومسك الحكومية ... " "KRUTIKOVA Alla Aleksandrovna التحليل الطيفي للمواد المركبة على أساس تخصص السيليكون النانوي: 02.00.02 - الكيمياء التحليلية ملخص الأطروحة لدرجة المرشح للعلوم الكيميائية موسكو - 2007 تم تنفيذ العمل في قسم الكيمياء التحليلية بالأكاديمية علوم دولة موسكو. م. مشرف لومونوسوف العلمي: دكتور في الكيمياء ، البروفيسور أناتولي أ. إيشينكو مسؤول ... " "Lopukhova Svetlana Vladimirovna ASYMPTOTIC and Number Methods for Research SPECIAL STREAMS OF UNIFORM EVENTS 05.13.18 النمذجة الرياضية والأساليب العددية ومجمعات البرامج ملخص أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الفيزيائية والرياضية في قسم الرياضيات ، تومسك - 2008 عمل قسم وعلم التحكم الآلي GOU VPO جامعة تومسك الحكومية العلمية ... " "تطوير وانغ تشينغ شنغ لمواد كاثود نانوية على أساس Li2FeSiO4 لبطاريات الليثيوم أيون التخصص 05.16.01 - علم المعادن والمعالجة الحرارية للمعادن والسبائك ملخص أطروحة لدرجة مرشح العلوم التقنية في سانت بطرسبرغ - 2014 العمل المهني التعليم سانت بطرسبرغ الدولة البوليتكنيك ... " "بحث لونيف إيفان فلاديميروفيتش حول الهيكل والتنقل الثنائي للحلول المرتبطة بالهيدروجين بطريقة تخصص التنظير الطيفي الكهربائي المؤقت 01.04.03 - الفيزياء الإشعاعية ملخص أطروحة قسم الفيزياء في جامعة كازان 2007. مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية ، مشرف: أستاذ مشارك Yu.A. جوسيف. مرشح..." "صيغة مربعة خازيريش أوسمانوفيتش للتكامل المفرد والأساليب المباشرة لحل معادلات تكاملية خاصة تخصص 01.01.01 - التحليل الرياضي ملخص المؤلف لأطروحة لدرجة المرشح لتحليل الفيزياء والرياضيات في جامعة كازان للعلوم الفيزيائية والرياضية. الأستاذ جبدولخيف بلصور جبدولخيفيتش ... " "Shompolova Olga Igorevna التحكم الأمثل للأنظمة الخطية ذات القيود المختلطة غير المنتظمة وتحديد هندسة المسار الأمثل. علوم موسكو - 2012 عمل تم إجراؤه في مؤسسة ميزانية الدولة الفيدرالية للعلوم مركز الكمبيوتر IM. أ. DORODNITSYNA الروسية ... " «UDC 517.917 BYKOVA TATIANA SERGEEVNA LYAPUNOVSKAYA تخفيض نظام خطي مع التأثير 01.01.02 المعادلات التفاضلية ملخص أطروحة لدرجة المرشح للعلوم الفيزيائية والرياضية Izhevsk - 2005 تم العمل في جامعة GOU VPO Izhevsk التقنية الحكومية. المستشار العلمي: دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، البروفيسور يفغيني ليونيدوفيتش تونكوف المعارضون الرسميون: دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، أستاذ ... " "Garnaeva Guzel Ildarovna البصريات الانتقالية المؤثرة في بلورات غير دقيقة في وجود المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية غير المتجانسة التخصص 01.04.05 - البصريات ملخص الأطروحة العامة لدرجة مرشح العلوم الفيزيائية والرياضية ، مؤسسات التعليم العالي في ولاية قازان. . " "Kutuzov Aleksandr Sergeevich الخصائص المغناطيسية و SPIN KINETICS OF CONDO-LATTICES AND SUPERCONDUCTING COUPRES WITH YTTERBIUM IONS 01.04.02 - الفيزياء النظرية ملخص أطروحة لدرجة المرشح لجامعة ولاية كازان التي سميت على اسمها. في و. أوليانوف لينين. المستشار العلمي: دكتور في العلوم الفيزيائية والرياضية ، البروفيسور Kochelaev Boris Ivanovich مسؤول ... " تم تطوير طريقة تشكيل الأفلام أحادية الجزيء ومتعددة الجزيئات من قبل إيرفينغ لانجموير وطالبته كاثرينا بلودجيت في ثلاثينيات القرن الماضي. حاليًا ، تُستخدم هذه التقنية ، المسماة طريقة Langmuir-Blodgett ، بنشاط في إنتاج الأجهزة الإلكترونية الحديثة. الفكرة الرئيسية لهذه الطريقة هي تكوين طبقة أحادية الجزيء من مادة برمائية على سطح الماء ونقلها لاحقًا إلى ركيزة صلبة. في المرحلة المائية ، توجد جزيئات المادة البرمائية على السطح البيني بين الماء والهواء. لتشكيل طبقة سطحية أحادية الجزيء ، يتم ضغط الطبقة السطحية بواسطة مكابس خاصة (انظر الشكل 1). مع الانضغاط المتساوي الحرارة المتتالي ، يتغير هيكل الفيلم أحادي الجزيء ، والذي يمر عبر عدد من الحالات ثنائية الأبعاد ، والتي تُسمى تقليديًا حالات الغاز ، والبلور السائل ، والبلورة الصلبة (انظر الشكل 2). وبالتالي ، بمعرفة مخطط الطور للفيلم ، يمكن للمرء التحكم في هيكله والخصائص الفيزيائية والكيميائية المرتبطة به. يتم نقل الفيلم إلى دعامة صلبة عن طريق الغمر في محلول ثم إزالة ركيزة مسطحة منه ، والتي يحدث عليها فيلم سطحي. يمكن تكرار عملية نقل الفيلم أحادي الجزيء عدة مرات ، وبالتالي الحصول على طبقات متعددة الجزيئات مختلفة. 
تاريخ اكتشاف فيلم لانجميور
أنواع أفلام لانجموير
هيكل الميسوجينات في العينات السائبة وأفلام لانجميور بلونت
ألكساندروف أناتولي إيفانوفيتش
هيكل الميزوجينات في عينات الحجم
وأفلام LENGMUIR BLOGETT
غير ذلكأفلام Langmuir-Blodgett ؛ طريقة لانجميور بلودجيت(م. اختصار.رطل) - تقنية الحصول على أغشية أحادية ومتعددة الجزيئات عن طريق التحويل إلى أغشية لانغموير صلبة (طبقات أحادية من المركبات المتكونة على سطح سائل).
وصف
الرسوم التوضيحية
المؤلفون
مصدر
