Блогерските филми на Лангмюър като модели на организирани структури. Технология на Langmuir-blogett. Инсталации за производство на филми
Амфифилни вещества
амфифили - химични веществаима както хидрофилни, така и хидрофобни части. Те обикновено не са водоразтворими. Хидрофобната група е голяма въглеводородна част с верига като CH 3 (CH 2) n (n> 4). Хидрофилната група може да бъде съставена от анионни карбоксилати (RCO 2 -), сулфати (RSO 4 -), сулфонати (RSO 3 -) и катионни амини (RNH 3 +). Съществуват и такива цвитерионни хидрофилни групи като глицерол, DPPC фосфолипиди и др. Освен това има молекули, които имат няколко хидрофилни и хидрофобни групи, например протеини и ензими. По-долу е даден пример за типични амфифили на интерфейса въздух-вода.
Монослой на Langmuir
Монослой на Langmuir е дебел слой от една молекула неразтворим органичен материал, разпределен върху водна субфаза. Мономолекулярните слоеве са добре проучени и се използват за образуване на филми на Langmuir Blodgett (LB films), които се образуват, когато върху течната фаза се нанесе монослой.
Монослой на Гибс
Монослоят на Гибс е частично разтворим амфифил. Той се различава от монослоя на Langmuir само по разтворимост. Веществата, които се използват за образуване на монослой на Langmuir, са неразтворими, поради което молекулите се утаяват на границата въздух-вода. В монослоя на Гибс, молекулата "скача" над повърхността на водата. Въпреки това, няма твърда разделителна линия между тези монослоеве, тъй като абсолютно неразтворимите вещества са много редки в природата. Разделянето на тези два монослоя е възможно само на дълбочина на водата с помощта на експериментална скала.
Филми на Langmuir-Blodgett
Молекулярният филм на Langmuir съдържа един или повече монослоеве амфифил, отложени върху повърхността на течност чрез потапяне на твърд субстрат в течност. Всеки нов монослой се нанася с всяко ново потапяне и екстракция, което позволява образуването на молекулярни филми с много точни стойности на дебелината. Монослоевете обикновено се състоят от полярни молекули - хидрофилна глава и хидрофобна опашка (пример: мастни киселини).
Това явление е открито през 1918 г. от Лангмюър и Катрин Блоджет, след което 16 години по-късно е установено, че повтарянето на експеримента води до многослойност.
По-долу са 3-те вида филми на Langmuir, които се произвеждат по метода на вертикално повдигане.
Освен това съществува и методът за хоризонтално повдигане на Schaeffer. Тук улеят се спуска хоризонтално в течността, докосва монослоя и се движи хоризонтално, за да повдигне филма. В този случай улукът трябва да има хидрофобен характер.
По-горе е схематична диаграма на метода за повдигане на Шефер.
Повърхностното налягане p се дефинира като p = S 0 - S f, където S 0 и S f - повърхностно напрежениечист интерфейс въздух-вода и подфаза с материал, разпределен върху него. Това всъщност е промяна в повърхностното напрежение на водата поради добавянето на друга молекула на интерфейса въздух-вода.
Изотермично налягане (TT) - Площ (A)
Изотермата се състои от крива на повърхностно налягане и площ на молекула при фиксирана температура. Завоите и прегъванията показват фазови преходи.
На фигурата с изотермата можете да наблюдавате различни области, които се различават по свиваемост. Първо, при ниско налягане, молекулите са в газовата фаза (G). След това, с увеличаване на налягането, се появява течна област (LE). При още по-голямо повишаване на налягането се появява участък от течен кондензат. Освен това, с увеличаване на налягането, се наблюдава твърда фаза (S). В крайна сметка увеличаването на налягането води до факта, че монослоят става нестабилен и се срива с рязко намаляване на налягането. За конкретна молекула всяка стъпка зависи от нейната характерна температура и степен на компресия.
Коефициентът на предаване се определя като tr = Am / As, където Am- намаляване на монослоя по време на отлагане, Катое зоната на покритие на субстрата. Перфектно tr = 1.
Диаграма за стабилност
Кривата на стабилност е относителната промяна в площта на монослоя във времето при постоянно налягане. Кривата на стабилност може да се получи чрез измерване на площ (A) спрямо време (T) при постоянно налягане. Кривата показва колко стабилен е монослоят и също така позволява да се прецени какви процеси протичат в монослоя в определен момент от време. Тук са показани и основните характеристики на стабилността.
Графика на налягането спрямо времето (P - V - T)
Това е графика на промените в налягането във времето, при условие че монослойната област е постоянна и стабилна. Основната функция на графиката е да измерва кинетиката на адсорбция на водните молекули, присъстващи в подфазата върху предварително подготвени повърхности на монослоя. Фигурата по-долу показва кинетиката на адсорбцията на протеин (яйчен албумин) върху различни липидни монослоеве (октадециламин, стеаринова киселина, DPPC).
Две плочи на Вилхелми се използват за измерване на повърхностното налягане. Едната е направена под формата на хартиен филтър, а другата е под формата на плоча с грапава повърхност. В нашия случай се използва пластина от филтърна хартия, която е напълно покрита с вода и всъщност се е превърнала в продължение на подфазата. Тук трябва да се отбележи, че контактният ъгъл ще бъде нула. Платинената повърхност на вложката трябва да бъде шлайфана с пясъкоструене. Грубата платинена плоча е напълно намокрена с вода, така че контактният ъгъл е нула. На гладка повърхност няма да се получи нулев контактен ъгъл. Плочата трябва да е много тънка. Ширината на плочата, като правило, се приема равна на 1 см.
Оставете чиния с дължина l, ширина w и дебелина t да бъде потопена във вода за 1 час. Тогава в действие влиза получената сила F, която действа върху плочата.
където rho- плътност на плочата, rho 0- плътност на водата, ж- ускорение на гравитацията.
Сега се определя повърхностното налягане p = S 0 - S f, където S 0и S е- повърхностно напрежение на чиста подфаза и подфаза с материал.
Измерването на силата, действаща върху подфаза, се изразява по следния начин:
DF = 2 (w + t). DS = 2 (w + t) p(като се има предвид това h = const, qc ~ 0Така че, защо Cos qc = 1)
Ако плочата е много тънка, т.е тпренебрежимо малко в сравнение с wи ако ширината на плочата w = 1 см, тогава DF = 2 стрили p = DF / 2.
По този начин, при тези условия, повърхностното налягане е половината от теглото, измерено на микровезната след нулиране в чиста вода.
Повърхностно напрежение
Повърхностното напрежение е свойство на течностите, което се основава на кохезионната сила на асиметричните молекули върху или близо до повърхността, поради което повърхността има тенденция да се компресира и придобива свойствата на опъната еластична мембрана.
По-долу са стойностите на повърхностното напрежение в различни системи при 293K (Weast, R. C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics, 61st ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. F-45, 1981.).
Промяна в повърхностното напрежение на границата въздух-вода при определена температура (Weast, R. C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics, 61st ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. F-45, 1981.).
| Температура˚C | Повърхностно напрежение (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 |
Контактен ъгъл
Равновесният контактен ъгъл на течност върху твърда повърхност се измерва на контактната линия на три фази (течна, твърда и газообразна).
Например, воден филм върху стъкло има нулев контактен ъгъл, но ако водният филм е върху мазна или пластмасова повърхност, ъгълът на контакт може да бъде повече от 90 ° C.
Хидрофобните повърхности (Фигура А) са тези повърхности, при които ъгълът на контакт с водата надвишава 90 ° C. Ако ъгълът на контакт с водата е по-малък от 90 ° C, тогава повърхността се счита за хидрофилна (Фигура B).
Основите на съвременните концепции за мономолекулярни филми са положени в трудовете на A. Pockels и Rayleigh през края на XIX- началото на XX век.
Изследвайки явленията, възникващи на водната повърхност, когато тя е замърсена с нефт, Покелс установи, че стойността на повърхностното напрежение на водата зависи от площта на водната повърхност и обема на маслото, приложено върху водната повърхност.
Rayleigh, обяснявайки експерименталните резултати, получени от Pockels, предполага, че когато достатъчно малък обем масло се нанесе върху водна повърхност, то спонтанно се разпространява в мономолекулен слой, а когато повърхността на водата намалее до критична молекула, се образуват масла, докосващи се един друг, плътно опакована структура, което води до намаляване на стойностите на повърхностното напрежение на водата.
Най-голям принос към изследването на мономолекулните филми има И. Лангмюър. Langmuir е първият, който предприема систематично изследване на плаващи монослоеве върху повърхността на течност. Лангмюър обясни резултатите от експериментите за намаляване на повърхностното напрежение водни разтворив присъствието на повърхностноактивни вещества, през 1917г. Разработи дизайн на устройство за директно измерване на вътрешното налягане в монослой (баланс на Лангмюър) и предложи нов експериментален метод за изследване на мономолекулни слоеве. Langmuir показа, че много неразтворими във вода амфифилни вещества, които са полярни молекули органична материясъдържащи хидрофилна част - "глава" и хидрофобна част - "опашка", са способни да се разпространяват по повърхността на водата в мономолекулен слой, за да намалят нейното повърхностно напрежение. Изучавайки зависимостта на повърхностното налягане (повърхностно налягане в монослоя - съотношението на междумолекулната сила на отблъскване на филма, противодействаща на компресията, към единичната дължина на монослоя (N / m)) от площта на монослоя, Лангмюър открива съществуването на различни фазови състояния на монослоя.
Мономолекулните филми от неразтворими амфифилни вещества върху повърхността на течността се наричат филми на Лангмюр.
В началото на 30-те години на миналия век C. Blodgett извършва прехвърляне на мономолекулни филми от неразтворими мастни киселини върху повърхността на твърд субстрат, като по този начин се получават многослойни филми.
Подходът на Blodgett, базиран на метода на Langmuir, се нарича технология Langmuir-Blodgett, а филмите, получени по този начин, се наричат филми на Langmuir-Blodgett.
Помислете за двуфазна система газ-течност.
Молекулите на течността, намиращи се в обема на фазата, изпитват действието на силите на привличане (кохезия) от страната на околните молекули. Тези сили се балансират взаимно и резултатът им е нула. Молекулите, разположени на интерфейса въздух-вода, изпитват сили с различни величини от страната на съседните фази. Силата на привличане на единица обем течност е много по-голяма от единица обем въздух. Така резултантната сила, действаща върху молекулата върху повърхността на течността, се насочва към обема на течната фаза, намалявайки повърхността до минималната възможна стойност при дадените условия.
За да увеличите повърхността на течността, трябва да свършите известна работа, за да преодолеете вътрешното налягане на течността.
Увеличаването на повърхността е придружено от увеличаване на повърхностната енергия на системата - енергията на Гибс. Безкрайно малка промяна в повърхностната енергия на Гибс dG с безкрайно малка промяна в повърхността dS при постоянно налягане p и температура T се дава от израза:
Къде е повърхностното напрежение. По този начин повърхностното напрежение
= (G / S) | T, p, n = const,
където n е броят на моловете на компонентите.
Дефиниция на енергията: повърхностното напрежение е специфична свободна повърхностна енергия на Гибс. Тогава повърхностното напрежение е равно на работата, изразходвана за образуване на единица повърхност (J / m 2).
Дефиниция на силата: повърхностното напрежение е сила върху повърхност, допирателна към нея и стремяща се да намали повърхността на тялото до възможно най-малко за даден обем и условия (N / m).
[J / m 2 = N * m / m 2 = N / m]
Според втория закон на термодинамиката, енергията на Гибс на системата спонтанно клони към минимална стойност.
С повишаване на температурата стойността на повърхностното напрежение на интерфейса газ-течност намалява.
Нека разгледаме поведението на повърхностното напрежение на границата газ-течност в присъствието на повърхностно активно вещество.
Веществата, чието присъствие на фазовата граница води до намаляване на стойността на повърхностното напрежение, се наричат повърхностно активни вещества.
Повърхностноактивните вещества имат асиметрична молекулярна структура, която се състои от полярни и неполярни групи. Полярната група има диполен момент и има афинитет към полярната фаза. Групите –COOH, –OH, –NH 2, –CHO и др. имат полярни свойства.
Неполярната част на молекулата на повърхностноактивното вещество е хидрофобна въглеводородна верига (радикал).
Молекулите на повърхностноактивното вещество спонтанно образуват ориентиран монослой на интерфейса в съответствие с условието за намаляване на енергията на Гибс на системата: полярните групи са разположени във водната (полярна) фаза, а хидрофобните радикали се изместват от водната среда и преминават в по-малко полярна фаза - въздух.
Молекулите на повърхностно активните вещества, особено техните въглеводородни радикали, намиращи се на границата въздух-вода, взаимодействат по-слабо с водните молекули, отколкото водните молекули помежду си. По този начин общата сила на изтегляне на единица дължина се намалява, което води до намаляване на повърхностното напрежение в сравнение с чиста течност.
Настройката за изучаване на филми на Langmuir и получаване на филми на Langmuir-Blodgett включва следните основни единици:
контейнер, в който се намира течност (подфаза), наречена вана,
повърхностни бариери, движещи се в противоположно споразумение по ръбовете на ваната,
Електронни везни Wilhelmy за измерване на повърхностното налягане в монослой,
устройство за преместване на субстрата.
Самата вана обикновено е изработена от политетрафлуоретилен (PTFE), който осигурява химическа инертност и предотвратява възможността от изтичане на подфаза. Материалът за производството на прегради може също да бъде хидрофобен флуоропласт или друг химически инертен материал.
Термичната стабилизация се осъществява чрез циркулация на вода през система от канали, разположени под дъното на ваната.
Уредът е разположен на виброустойчива основа в специализирано помещение с изкуствен климат - "чиста стая". Всички използвани химикали трябва да са с най-висока чистота.
За измерване на повърхностното налягане в монослой съвременните устройства на Langmuir-Blodgett използват сензор за повърхностно налягане - електронна везна на Wilhelmy.
Работата на сензора се основава на принципа на измерване на силата, необходима за компенсиране на ефекта върху плочата Wilhelmy на силата на повърхностния натиск в монослоя на интерфейса „подфаза-газ“.
Помислете за силите, действащи върху плочата на Вилхелми.
W, l, t - съответно ширина, дължина и дебелина на плочата на Вилхелми; h е дълбочината на потапяне във вода.
Получената сила, действаща върху плочата на Вилхелми, се състои от три компонента: Сила = Архимед тежест-сила + повърхностно напрежение.
F = glwt-’ghwt + 2 (t + w) cos,
където 'е плътността на плочата и подфазата, съответно, е контактният ъгъл на омокряне, g е ускорението свободно падане... Материалът на плочата на Вилхелми е избран така, че = 0.
Повърхностното налягане е разликата между силата, действаща върху плочата, потопена в чиста вода, и силата, действаща върху плочата, потопена във вода, чиято повърхност е покрита с монослой:
където е повърхностното напрежение на чистата вода. Плочата Вилхелми се характеризира с t< F / 2t = mg / 2t [N / m], където m е количеството, измерено от везната на Вилхелми. Характеристика на метода на Langmuir-Blodgett е, че върху повърхността на подфазата предварително се образува непрекъснат подреден мономолекулен слой и впоследствие се прехвърля върху повърхността на субстрата. Образуването на подреден монослой върху повърхността на подфазата става по следния начин. Определен обем от разтвор на изпитваното вещество в силно летлив разтворител се нанася върху повърхността на подфазата. След изпаряване на разтворителя върху повърхността на водата се образува мономолекулен филм, молекулите в който са разположени произволно. При постоянна температура T състоянието на монослоя се описва с изотермата на компресия -A, която отразява връзката между повърхностното налягане на бариерата и специфичната молекулна площ A. С помощта на подвижна преграда монослоят се компресира, за да се получи непрекъснат филм с плътна опаковка от молекули, в която специфичната молекулна площ А е приблизително равна на площта на напречното сечение на молекулата, а въглеводородните радикали са ориентирани почти вертикално. Линейните участъци от зависимостта -A, съответстващи на компресията на монослоя в различни фазови състояния, се характеризират със стойността A 0 - площта на молекула в монослой, получена чрез екстраполиране на линейния участък към оста А (= 0 mN / m). Трябва да се отбележи, че фазовото състояние на монослоя на амфифилно вещество (AMPM), локализиран на интерфейса подфаза-газ, се определя от адхезивно-кохезионния баланс на силите в системата подфаза-монослой и зависи от естеството на веществото и структурата на неговите молекули, температура Т и подфазов състав. Разграничават се монослоеве газообразен G, течен L1, течен кристал L2 и твърд кристал S. Формираният монослой, състоящ се от плътно опаковани AMPV молекули, се прехвърля върху твърд субстрат, движещ се нагоре и надолу през водната повърхност. В зависимост от вида на повърхността на субстрата (хидрофилна или хидрофобна) и последователността на пресичане на субстрата с подфазовата повърхност със и без монослой, е възможно да се получат LBP със симетрична (Y) или асиметрична (X, Z) структура . Стойността на повърхностното налягане, при което се осъществява прехвърлянето на монослой към субстрат, се определя от изотермата на компресия на даден AMPI и съответства на състояние с плътно опаковане на молекули в монослоя. По време на прехвърлянето налягането се поддържа постоянно поради намаляване на площта на монослоя чрез движещи се бариери. Критерият за степента на покритие на субстрата с монослой е коефициентът на пренос k, който се определя по формулата: където S ', S "е площта на монослоя в момента на началото на прехвърлянето и след края на трансфера, съответно, Sn е площта на субстрата. За да се получи еднаква дебелина на филма на Langmuir-Blodgett, повърхността на субстрата трябва да има грапавост Rz<=50нм. Въведение
Филмите на Langmuir-Blodgett са принципно нов обект на съвременната физика и всяко от техните свойства е необичайно. Дори простите филми, съставени от идентични монослоеве, имат редица уникални характеристики, да не говорим за специално конструирани молекулярни сглобки. Филмите на Langmuir-Blodgett намират различни практически приложения в различни области на науката и технологиите: в електрониката, оптиката, приложната химия, микромеханиката, биологията, медицината и др. Монослоевите на Langmuir се използват успешно като моделни обекти за изследване на физическите свойства на подредените двуизмерни структури. Методът на Langmuir-Blodgett позволява съвсем просто да се променят повърхностните свойства на монослоя и да се образуват висококачествени филмови покрития. Всичко това е възможно благодарение на прецизния контрол на дебелината на получения филм, равномерността на покритието, ниската грапавост и високата, ако са избрани правилните условия, адхезия на филма към повърхността. Свойствата на филмите също могат лесно да се променят чрез промяна на структурата на полярната глава на амфифилната молекула, състава на монослоя, както и условията на разделяне - състава на подфазата и повърхностното налягане. Методът на Langmuir-Blodgett позволява вграждането на различни молекули и молекулярни комплекси, включително биологично активни, в монослой. 1. Тази история започва с едно от многото хобита на Бенджамин Франклин, изтъкнат американски учен и уважаван дипломат. Докато е в Европа през 1774 г., където урежда друг конфликт между Англия и северноамериканските щати, Франклин експериментира с маслени филми на повърхността на водата в свободното си време. Ученият бил доста изненадан, когато се оказало, че само една лъжица масло се разстила по повърхността на езерце с площ от половин акър (1 акър ≈ 4000 m 2). Ако изчислим дебелината на получения филм, се оказва, че не надвишава десет нанометра (1 nm = 10 -7 cm); с други думи, филмът съдържа само един слой молекули. Този факт обаче се осъзнава едва 100 години по-късно. Една любопитна англичанка на име Агнес Покелс, в собствената си вана, започна да измерва повърхностното напрежение на водата, замърсена с органични примеси, или, просто казано, сапун. Оказа се, че непрекъснатият сапунен филм значително намалява повърхностното напрежение (припомнете си, че това е енергията на повърхностния слой на единица площ). Покълс пише за нейните експерименти на известния английски физик и математик лорд Рейли, който изпраща писмо до реномирано списание със своите коментари. Тогава самият Рейли възпроизвежда експериментите на Покелс и стига до следното заключение: „Наблюдаваните явления надхвърлят теорията на Лаплас и тяхното обяснение изисква молекулярен подход“. С други думи, сравнително прости - феноменологични - съображения се оказаха недостатъчни, беше необходимо да се включат идеи за молекулярната структура на материята, тогава далеч от очевидни и не общоприети. Скоро на научната сцена се появява американският учен и инженер Ървинг Лангмюър (1881…1957). Цялата му научна биография опровергава добре познатата „дефиниция”, според която „физик е този, който разбира всичко, но не знае нищо; химикът, напротив, знае всичко и нищо не разбира, докато физикохимикът не знае и не разбира. Лангмюър е удостоен с Нобелова награда именно за работата си по физическа химия, забележителна със своята простота и замисленост. В допълнение към класическите резултати, получени от Langmuir в областта на термионната емисия, вакуумната технология и абсорбцията, той разработи много нови експериментални методи, които потвърдиха мономолекулната природа на повърхностните филми и дори направиха възможно определянето на ориентацията на молекулите и специфичната площ. заети от тях. Освен това, Langmuir е първият, който прехвърля филми с дебелина една молекула - монослоеве - от повърхността на водата върху твърди субстрати. Впоследствие, неговата ученичка Катарина Блоджет разработи техниката на многократно прехвърляне на един монослой след друг, така че подредена подредена структура или многослойна се получава върху твърд субстрат, сега наречен филм на Langmuir-Blodgett. За монослой, лежащ на повърхността на водата, често се запазва името "Langmuir film", въпреки че се използва и във връзка с многослойни филми. 2. Молекули на русалка
Оказва се, че доста сложните молекули имат свои собствени зависимости. Например, някои органични молекули „обичат“ да контактуват с вода, докато други избягват такъв контакт, „страхуват се“ от водата. Наричат се съответно - хидрофилни и хидрофобни молекули. Има обаче и молекули като русалките - едната част е хидрофилна, а другата е хидрофобна. Молекулите на русалката трябва сами да решат проблем: дали трябва да са във вода или не (ако се опитваме да приготвим техния воден разтвор). Намереното решение се оказва наистина Соломоново: разбира се, те ще бъдат във водата, но само наполовина. Молекулите на русалката са разположени на повърхността на водата, така че тяхната хидрофилна глава (която по правило има разделени заряди - електрически диполен момент) се спуска във водата, а хидрофобната опашка (обикновено въглеводородна верига) стърчи навън. заобикалящата газообразна среда (фиг. 1) ... Позицията на русалките е донякъде неудобна, но удовлетворява един от основните принципи на физиката на системите от много частици - принципа на минималната свободна енергия и не противоречи на нашия опит. Когато върху повърхността на водата се образува мономолекулен слой, хидрофилните глави на молекулите се потапят във водата, докато хидрофобните опашки стърчат вертикално над водната повърхност. Не бива да се мисли, че само някои екзотични вещества имат тенденция да се разполагат в две фази (водна и неводна), т. нар. амфифилност. Напротив, методите на химичен синтез могат, поне по принцип, да „пришият“ хидрофобна опашка към почти всяка органична молекула, така че обхватът на молекулите на русалката е изключително широк и всички те могат да имат голямо разнообразие от цели. 3. Има два метода за прехвърляне на монослоеве върху твърди субстрати, като и двата са подозрително прости, тъй като могат да се правят буквално с голи ръце. Монослоевете от амфифилни молекули могат да бъдат прехвърлени от водната повърхност към твърд субстрат по метода на Langmuir-Blodgett (отгоре) или метода на Шефер (отдолу). Първият метод се състои в "пробиване" на монослоя с вертикално движещ се субстрат. Позволява да се получат слоеве както от X - (молекулярни опашки, насочени към субстрата), така и от Z-тип (обратна посока). Вторият метод е просто докосване на монослоя с хоризонтално ориентирания субстрат. Той дава монослоеве тип Х. Първият метод е изобретен от Langmuir и Blodgett. Монослоят се превръща в течен кристал с помощта на плаваща бариера - привежда се в двуизмерно състояние на течен кристал и след това буквално се пробива със субстрат. В този случай повърхността, върху която трябва да се пренесе филмът, е ориентирана вертикално. Ориентацията на молекулите на русалката върху субстрата зависи от това дали субстратът се спуска през монослой във вода или, обратно, се издига от вода във въздух. Ако субстратът е потопен във вода, тогава опашките на "русалките" са насочени към субстрата (Blodgett нарече тази структура монослой от X), а ако се издърпа, тогава, напротив, от субстрата (Z- тип монослой), фиг. 2а. Чрез повтаряне на прехвърлянето на един монослой след друг при различни условия е възможно да се получат многослойни стекове от три различни типа (X, Y, Z), които се различават един от друг по своята симетрия. Например многослойните от типа X и Z (фиг. 3) нямат център на отражение - инверсия, а имат полярна ос, насочена от субстрата или към субстрата, в зависимост от ориентацията на разположения положителен и отрицателни електрически заряди, тоест в зависимост от посоката на електрическия диполен момент на молекулата. Многослоевите от Y-тип са съставени от двойни слоеве или, както се казва, двуслойни (между другото, те са изградени подобно на биологичните мембрани) и се оказват централно симетрични. Многослойните структури от X-, Z- и Y-типовете се различават по ориентацията на молекулите спрямо субстрата. Структурите на X- и Z-типовете са полярни, тъй като всички молекули „гледат“ в една посока (опашките са към субстрата или от субстрата съответно за X- и Z-типовете). Ориз. 3. Структури на X- и Z-типове структурата съответства на неполярна двуслойна опаковка, напомняща биологично мембранно устройство. Вторият метод е предложен от Шефер, също ученик на Langmuir. Подложката е ориентирана почти хоризонтално и се привежда в лек контакт с монослоя, който се държи в твърда фаза (фиг. 2б). Монослоят просто се придържа към субстрата. Повтаряйки тази операция, можете да получите многослоен X-тип. На фиг. 4 показва процеса на отлагане на монослой, когато субстратът се повдига от подфазата: хидрофилните глави на амфифилните молекули "прилепват" към субстрата. Ако субстратът се спусне от въздуха в подфазата, тогава молекулите "залепват" за него с въглеводородни опашки. ... Инсталации за производство на филми Обща блокова схема на инсталацията на Langmuir 1 - Лангмюрова вана; 2 - прозрачна запечатана кутия; Масивна метална основна плоча; 4 - амортисьори; Подвижна преграда; 6 - равновесието на Вилхелми; 7 - плоча за баланс Wilhelmy; 8 - субстрат; 9 - електрическо задвижване на преградата (5); - електрическо задвижване на субстрата (8); II - перисталтична помпа - ADC / DAC интерфейс с усилватели на мощност; Персонален компютър IBM PC / 486.
Инсталацията се контролира чрез персонален компютър с помощта на специална програма. За измерване на повърхностното налягане се използва везна на Вилхелми (повърхностното налягане на монослой p е разликата в повърхностното напрежение върху чиста водна повърхност и върху повърхност, покрита с монослой повърхностно активно вещество). Всъщност везната на Вилхелми измерва силата F = F 1 + F 2, с която плоча, намокрена във вода, се изтегля във водата (виж фиг. 7). Като намокрена плоча се използва парче филтърна хартия. Напрежението на изхода на везната Wilhelmy е линейно свързано с повърхностното налягане p. Това напрежение отива към входа на ADC, инсталиран в компютъра. Площта на монослоя се измерва с помощта на реостат, спадът на напрежението в който е право пропорционален на стойността на координатите на движещата се бариера. Сигналът от реостата също се подава към входа на ADC. За осъществяване на последователно прехвърляне на монослой от водната повърхност към твърд субстрат с образуване на многослойни структури се използва механично устройство (10), което бавно (със скорост от няколко mm в минута) спуска и повдига субстрата (8) през монослойната повърхност. Тъй като монослоевете се прехвърлят последователно върху субстрата, количеството на веществото, образуващо монослоя върху водната повърхност, намалява и подвижната преграда (5) се движи автоматично, като поддържа повърхностното налягане постоянно. Подвижната бариера (5) се управлява чрез компютър, като се използва напрежението, подавано от изхода на ЦАП през усилвател на мощност към съответния двигател. Движението на субстрата се контролира от контролния панел с помощта на копчетата за грубо и плавно регулиране на скоростта на субстрата. Захранващото напрежение се подава от захранващия блок към контролния панел, а оттам през усилвателя на мощността към електродвигателя на повдигащия механизъм. Автоматична инсталация KSV 2000 Методът за получаване на филми на Langmuir-Blodgett включва много елементарни технологични операции, т.е. елементарни въздействия върху системата отвън, в резултат на които протичат структурообразуващи процеси в системата "подфаза - монослой - газ - субстрат", които в крайна сметка определят качеството и свойствата на мултиструктурите. За получаване на филмите е използвана автоматизирана инсталация KSV 2000. Инсталационната схема е показана на фиг. осем. Ориз. 8. Схема за монтаж на KSV 2000 Под защитната капачка 1 върху антивибрационна маса 11 се поставя симетрична трисекционна тефлонова кювета 2, по чиито страни се движат тефлонови бариери в противоположни посоки 5. Определя се повърхностното налягане на интерфейса „подфаза 4 - газ” чрез електронен сензор за повърхностно налягане 6. Блокът за управление 7 е свързан към бариерите на двигателя за изместване 8 и осигурява поддържането на дадено повърхностно налягане (определено от изотермата на компресия и съответстващо на подреденото състояние на монослоя) по време на прехвърлянето на монослоя към повърхността на субстрата. Субстратът 3 се захваща в държача под определен ъгъл спрямо повърхността на подфазата и се придвижва от устройството 10 (оборудвано с механизъм за прехвърляне на субстрата между секциите на кюветата) с помощта на задвижването 9. Преди технологичния цикъл. , повърхността на подфаза 12 е предварително подготвена чрез почистване с помощта на помпата 13. Инсталацията е автоматизирана и оборудвана с компютър 14. Основната част на инсталацията - тефлонова кювета (изглед отгоре е показан на фиг. 9) - се състои от три отделения: две с еднакъв размер за пръскане на различни вещества върху подфазата и едно малко с чиста повърхност. Наличието в представената инсталация на трисекционна кювета, механизъм за прехвърляне на субстрат между секциите и два независими канала за контролиране на бариерите прави възможно получаването на смесени филми на Langmuir, състоящи се от монослоеве от различни вещества. На фиг. 10 показва едно от двете идентични клетъчни отделения със сензор за повърхностно налягане и бариери. Повърхността на монослоя се променя поради движението на преградите. Бариерите са изработени от тефлон и са достатъчно тежки, за да предотвратят изтичането на монослоя под преградата.
Ориз. 10. Клетъчно отделение Спецификации за монтаж: Максималният размер на основата е 100 * 100 mm Скорост на отлагане на филма 0,1-85 mm / min Брой цикли на отлагане 1 или повече Време за съхнене на филма в цикъл 0-10 4 сек Обхват на измерване на повърхността 0-250 mN / m налягане Точност на измерване 5 μN / m повърхностно налягане Площта на голямото инсталационно отделение е 775 * 120 мм Подфазен обем 5,51л Температурен контрол на подфазата 0-60°С Скорост на преградата 0,01-800 mm / min 5. Фактори, влияещи върху качеството на филмите на Langmuir-Blodgett
Коефициентът на качество на филмите на Langmuir-Blodgett се изразява по следния начин начин: K = f (K us, K тези, K pav, K ms, Kp), мустаци - измервателни уреди; Ktech - технологична чистота; Kpav - физикохимичната природа на повърхностно активното вещество, напръскано върху подфазата; K ms - фазово състояние на монослоя върху повърхността на подфазата; Кп - вид субстрат. Първите два фактора се отнасят до дизайна и технологиите, а останалите - до физическите и химическите. Измервателните устройства включват устройства за преместване на субстрата и преградата. Изискванията към тях при формирането на мултиструктури са както следва: Липса на механични вибрации; Постоянството на скоростта на движение на пробата; Постоянство на скоростта на движение на преградата; Поддържане на високо ниво на технологична чистота Контрол на чистотата на изходните материали (използване на дестилирана вода като основа на подфазата, приготвяне на повърхностноактивни и електролитни разтвори непосредствено преди употребата им); Извършване на подготвителни операции, като ецване и измиване на субстрати; Предварително почистване на подфазовата повърхност; Създаване на квази-затворен обем в работната зона; Извършване на цялата работа в специализирано помещение с изкуствен климат - "чиста стая". Факторът, който определя физикохимичната природа на повърхностно активното вещество, характеризира такива индивидуални свойства на веществото като: Структурата (геометрията) на молекулата, която определя съотношението на хидрофилни и хидрофобни взаимодействия между молекулите на самото повърхностно активно вещество и молекулите на повърхностно активното вещество и субфаза; Разтворимост на повърхностноактивни вещества във вода; Химични свойства на повърхностноактивните вещества За да се получат филми с високо структурно съвършенство, е необходимо да се контролират следните параметри: повърхностно напрежение в монослоя и коефициент на пренос, характеризиращ наличието на дефекти в LBF; температура, налягане и влажност на околната среда, PH подфази, Скорост на отлагане на филм Коефициент на сгъстяване за изотермични участъци, дефиниран, както следва: където (S, P) - координати на началото и края на линейния участък на изотермата. 6. Уникални свойства на филмите
Многослойният е принципно нов обект на съвременната физика и следователно всяко от техните свойства (оптични, електрически, акустични и т.н.) е напълно необичайно. Дори най-простите структури, съставени от идентични монослоеве, имат редица уникални характеристики, да не говорим за специално конструирани молекулярни сглобки. Веднага след като вече знаем как да получим монослой от еднакво ориентирани молекули върху твърд субстрат, възниква изкушението да свържем към него източник на електрическо напрежение или, да речем, измервателно устройство. След това всъщност свързваме тези устройства директно към краищата на отделната молекула. Доскоро подобен експеримент беше невъзможен. Към монослоя може да се приложи електрическо поле и да се наблюдава изместването на лентите на оптичната абсорбция на веществото или да се измери тунелният ток във външната верига. Свързването на източник на напрежение към монослой чрез двойка филмови електроди води до два много изразителни ефекта (фиг. 11). Първо, електрическото поле променя позицията на абсорбционните ленти на светлината от молекулата по скалата на дължината на вълната. Това е класическият ефект на Старк (кръстен на известния немски физик, който го открива през 1913 г.), който обаче има интересни особености в случая. Въпросът е, че посоката на изместване на абсорбционната лента, както се оказа, зависи от взаимната ориентация на вектора на електрическото поле и присъщия диполен момент на молекулата. И това води до това: за едно и също вещество и освен това при една и съща посока на полето лентата на поглъщане се измества към червената област за монослоя от типа X и към синята - за монослоя от типа Z. По този начин посоката на изместване на лентата може да се използва за преценка на ориентацията на диполите в монослоя. Качествено тази физическа ситуация е разбираема, но ако се опитаме да интерпретираме количествено изместванията на лентите, възниква най-интересният въпрос как точно се разпределя електрическото поле по протежение на сложна молекула. Теорията на ефекта на Старк е изградена върху допускането за точкови атоми и молекули (това е естествено - в края на краищата техните размери са много по-малки от дължината, при която полето се променя), тук подходът трябва да бъде коренно различен и има все още не е разработен. Друг ефект се състои в протичането на тунелен ток през монослой (говорим за механизма на квантово-механично изтичане на електрони през потенциална бариера). При ниски температури тунелният ток през монослоя на Langmuir наистина се наблюдава. Количественото тълкуване на това чисто квантово явление също трябва да включва отчитане на сложната конфигурация на молекулата на русалката. И какво може да даде връзката на волтметър с монослой? Оказва се, че тогава можете да наблюдавате промяната в електрическите характеристики на молекулата под въздействието на външни фактори. Например, осветяването на монослой понякога е придружено от забележимо преразпределение на заряда във всяка молекула, която е абсорбирала квант светлина. Това е ефектът от така наречения вътремолекулен пренос на заряд. Квант светлина, сякаш, движи електрон по протежение на молекулата и това индуцира електрически ток във външната верига. По този начин волтметърът регистрира вътрешномолекулния електронен фотопроцес. Вътрешномолекулното движение на зарядите може да бъде причинено и от промяна на температурата. В този случай общият електрически диполен момент на монослоя се променя и във външната верига се записва така нареченият пироелектричен ток. Подчертаваме, че нито едно от описаните явления не се наблюдава във филми със случайно разпределение на молекулите по ориентации. Филмите на Langmuir могат да се използват за симулиране на ефекта от концентрацията на светлинна енергия върху избрана молекула. Например, в началния етап на фотосинтезата в зелените растения светлината се абсорбира от определени видове хлорофилни молекули. Възбудените молекули живеят достатъчно дълго, а самовъзбуждането може да се движи през плътно разположени молекули от същия тип. Това възбуждане се нарича екситон. „Разходката” на екситона приключва в момента, в който той навлезе във „вълчата дупка”, ролята на която играе хлорофилна молекула от друг тип с малко по-ниска енергия на възбуждане. Именно към тази избрана молекула се прехвърля енергия от много екситони, възбудени от светлина. Светлинната енергия, събрана от голяма площ, се концентрира върху микроскопична площ - получава се "фуния за фотони". Тази фуния може да бъде моделирана с помощта на монослой от поглъщащи светлина молекули, в който са разпръснати малък брой молекули на екситонните прехващачи. След улавянето на екситона, молекулата на прихващащата молекула излъчва светлина с характерния си спектър. Такъв монослой е показан на фиг. 12а. При осветяване може да се наблюдава луминесценцията и на двете молекули - поглъщащи светлината и молекули - прихващачи на екситони. Интензитетът на луминесцентните ленти и на двата типа молекули е приблизително еднакъв (фиг. 12b), въпреки че броят им се различава с 2 ... 3 порядъка. Това доказва, че има механизъм за концентрация на енергия, тоест ефект на фотонна фуния. Днес научната литература активно обсъжда въпроса: възможно ли е да се направят двуизмерни магнити? И във физически план, ние говорим за това дали има фундаментална възможност взаимодействието на молекулярните магнитни моменти, разположени в една и съща равнина, да доведе до спонтанно намагнитване. За да се реши този проблем, атоми на преходни метали (например манган) се въвеждат в амфифилни молекули на русалки и след това се получават монослоеве по метода на Blodgett и се изследват техните магнитни свойства при ниски температури. Първите резултати показват възможността за феромагнитно подреждане в двумерни системи. И още един пример, демонстриращ необичайните физически свойства на филмите на Langmuir. Оказва се, че на молекулярно ниво е възможно прехвърлянето на информация от един монослой към друг, съседен. След това съседният монослой може да бъде отделен и по този начин може да се получи копие на това, което е „записано“ в първия монослой. Това се прави по следния начин. Да предположим, например, че сме получили по метода на Blodgett монослой от такива молекули, които са способни да се сдвояват - димеризират - под въздействието на външни фактори, например електронен лъч (фиг. 13). Ще разглеждаме несдвоените молекули като нули, а сдвоените единици като единици на двоичния информационен код. С тези нули и единици е възможно например да се пише оптически четим текст, тъй като несдвоените и сдвоените молекули имат различни ленти на абсорбция. Сега върху този монослой, използвайки метода на Blodgett, ще приложим втория монослой. Тогава, поради особеностите на междумолекулното взаимодействие, молекулярните двойки привличат точно същите двойки, а самотните молекули предпочитат самотните. В резултат на работата на този "клуб по интереси" информационната картина ще се повтори на втория монослой. Чрез отделяне на горния монослой от долния може да се получи копие. Този процес на копиране е доста подобен на процеса на възпроизвеждане на информация от молекулите на ДНК - пазителите на генетичния код - към молекулите на РНК, които пренасят информация до мястото на синтеза на протеини в клетките на живите организми. Заключение
Защо методът LB все още не е широко внедрен? Защото по привидно очевидния път има клопки. Техниката LB е външно проста и евтина (ултра-висок вакуум, високи температури и т.н.), но първоначално изисква значителни разходи за създаване на особено чисти помещения, тъй като всяка прах, която се е утаила дори върху един от монослоевете в хетероструктурата е непоправим дефект.... Структурата на монослоя от полимерен материал, както се оказа, значително зависи от вида на разтворителя, в който се приготвя разтворът за нанасяне във ваната. Вече е постигнато разбиране за принципите, според които е възможно да се планира и извършва проектиране и производство на наноструктури по технологията на Langmuir. Необходими са обаче нови методи за изследване на характеристиките на вече произведени наноустройства. Следователно, ние ще можем да постигнем по-голям напредък в проектирането, производството и сглобяването на наноструктури само след като придобием по-задълбочено разбиране на законите, регулиращи физикохимичните свойства на такива материали и тяхното структурно състояние. Рентгеновата и неутронната рефлектометрия и дифракцията на електрони традиционно се използват за изследване на LB филми. Въпреки това, дифракционните данни винаги се осредняват за областта, върху която е фокусиран радиационният лъч. Поради това в момента те се допълват от атомна сила и електронна микроскопия. И накрая, най-новите постижения в структурните изследвания са свързани с пускането на синхротронни източници. Започнаха да се създават станции, в които се комбинират LB баня и рентгенов дифрактометър, поради което структурата на монослоевете може да бъде изследвана директно в процеса на образуване на повърхността на водата. Нанонауката и развитието на нанотехнологиите са все още в ранен етап на развитие, но потенциалните им перспективи са широки, изследователските методи непрекъснато се подобряват и предстоящата работа не е отворена. литература монослоен филм langmuir blogett 1. Блинов Л.М. „Физични свойства и приложения на моно- и многомолекулярни структури на Langmuir.“ Напредък в химията. т. 52, бр.8, с. 1263 ... 1300, 1983 г. 2. Блинов Л.М. "Langmuir Films" Успехи физически науки, том 155, № 3 с. 443 ... 480, 1988 г. 3. Savon I.E. Теза // Изследване на свойствата на филмите на Langmuir и тяхното получаване. Москва 2010 с. 6-14 -- [ Страница 1 ] -- Като ръкопис Специалност: 01.04.18 г. - кристалография, кристалофизика Дисертация за научна степен доктор по физика и математика Москва 2012 www.sp-department.ru Работата е извършена във Федералната държавна бюджетна институция за висше професионално образование "Ивановски държавен университет". Официални противници: Островски Борис Исаакович, доктор на физико-математическите науки, Федерална държавна бюджетна научна институция Институт по кристалография им. A.V. Шубников от Руската академия на науките, водещ изследовател на лабораторията на течните кристали Артьом Константинович Дадиванян, доктор на физико-математическите науки, професор, Федерална държавна бюджетна институция за висше професионално образование "Московски държавен регионален университет", професор в катедрата по теоретични Физика Чвалун Сергей Николаевич, доктор на химическите науки, Държавен научен център на Руската федерация „Научно-изследователски институт по физика и химия им. Л. Я. Карпова“, ръководител на лаборатория по полимерна структура Водеща организация: ФГУП „Научно-изследователски институт по физични проблеми им Ф.В. Лукина“, Зеленоград Защитата ще се проведе през 2012 г. в ч. Мин. на заседание на дисертационния съвет D 002.114.01 към Федералната държавна бюджетна институция за наука, Институт по кристалография. A.V. Шубников Руската академия на науките на адрес 119333 Москва, Ленински пр., 59, конферентна зала Дисертацията може да се намери в библиотеката на Федералната държавна бюджетна институция за наука, Институт по кристалография им. A.V. Шубников от Руската академия на науките. Научен секретар на дисертационния съвет, кандидат на физико-математическите науки В.М. Каневски www.sp-department.ru ОБЩО ОПИСАНИЕ НА РАБОТАТА Важно е да се проучат особеностите на тяхното поведение при различни условия, възможността за стабилизиране при запазване на лабилност в определени граници и др. Изучаването на структурата е необходимо звено в изследването на всякакви материали, тъй като техните свойства могат да бъдат определени на различни структурни нива в йерархията: молекулярно, надмолекулно, макроскопично. При решаване на структурни проблеми дифракционните методи и по-специално рентгеноструктурният анализ са най-информативни. Въпреки това, поради спецификата на рентгеновите дифракционни спектри на LC (малък брой отражения, някои от които, а в някои случаи всички могат да бъдат дифузни), директните методи за определяне на структурата, разработена за кристални обекти, са неефективни . В такава ситуация моделният подход за интерпретация на дифракционните спектри както на обемни течнокристални обекти, така и на филми, базирани на мезогенни молекули, изглежда по-обещаващ, а разработването на нови методи и подходи за решаване на структурни проблеми за такива системи е важно и спешен проблем. Цели и задачиработа. Целите на тази работа са да установи корелация в структурите на обемни проби и LB филми на базата на мезогенни молекули от различно естество и да проучи възможностите за получаване, използвайки LB технология, стабилни квази-двуизмерни функционално активни филмови системи с дадена архитектура. Постигането на поставените цели се осъществява чрез решаване на задачи, свързани с: 1) с методи за ориентиране на течнокристални обекти (включително полимерни течни кристали) в насипно и филмово състояние за структурни изследвания и с прилагането на тези методи на ниво устройство; 2) разглеждане на структурата на течнокристалните фази от гледна точка на статистически модели, които отчитат транслационните смущения в структурата, и със структурно моделиране на пластови системи за изследване на течнокристални фази и LB филми; 3) със стабилизиране на изкуствено образувани квази-двуизмерни филмови системи; 4) предсказване на полярните свойства на хиралните LC и LB филми, базирани на тях, като се използват дифракционни данни; 5) с образуване на стабилни многослойни структури с изолирани транспортни канали на базата на мезогенни йонофорни молекули; 6) с изследване на температурното поведение на магнитно и електрически ориентирани мезогенни комплекси на лантаниди; 7) разглеждане на образуването на плаващи слоеве на базата на метални комплекси в присъствието на магнитно поле, включително в системи „гост-домакин“, и тяхното използване за създаване на макроскопски двуосни LB филми. Научна новост 1. Разработен е моделен подход за определяне на структурата на слоевете на смектици и LB филми от данни за разсейване под малък ъгъл, базиран на софтуерно моделиране на структурообразуващ фрагмент и използването на получените масиви от атомни координати за изчисляване на междуслойната дифракция с последващо напасване на структурния модел чрез промяна на основните параметри (наклон, азимутален ъгъл, припокриване в слоеве, конформация). 2. Паралелни изследвания на насипни проби, плаващи слоеве и LB филми на базата на мезогени от различни видове позволиха да се установят корелации за насипни и филмови структури и да се покаже зависимостта на структурата на образувания многослоен филм от конформационни трансформации в монослоя по време на пренасянето му върху субстрат. 3. Показана е възможността за получаване на стабилни LB филми с полярна структура и съответни свойства от UV полимеризирани монослоеве на мезогенни хирални и ахирални акрилати и техните смеси и предимството на този метод пред UV полимеризацията на многослойни LB филми на базата на акрилати; при който UV полимеризационният механизъм може да не се задейства поради скрининг на C = C връзки, когато крайните фрагменти на молекулите в съседни слоеве се припокриват. 4. Показано е, че въвеждането на групи, активни по отношение на образуването на водородни връзки в структурата на паразаместените краун етери, значително влияе върху структурата на кристалната фаза и може да се използва за стабилизиране на квази-двуизмерната филмова структура на LB филми. 5. Показано е, че LB филмите от мезогенни краун етери, получени върху подфазите на соли на ненаситени киселини, имат квази-двуизмерна структура с молекули на солта, редовно включени в слоевете. 6. Открито е двуфазното поведение на течнокристалния диспрозиев комплекс, стимулиран от магнитно поле. 7. Открит е ориентиращ ефект на магнитно поле в Langmuir монослоеве на мезогенни лантанидни комплекси и на тяхна основа са получени LB филми с биаксиална текстура, включително тези в системата гост-домакин. Практическо значение
1. Разработените дифракционни техники могат да се използват за изследване на структурата на нови течнокристални съединения и образувани на тяхна основа тънки многослойни филми. 2. Резултатите от стабилизирането на квази-двуизмерни филмови структури могат да намерят приложение, например, при проектирането на наномащабни филмови функционални елементи. 3. Резултатите от структурните изследвания на хирални течнокристални съединения в насипни проби и LB филми могат да бъдат полезни при разработването на нови фероелектрични филмови материали. 5. Откритото двуфазно поведение на лантанидни комплекси, ориентирани от магнитно поле в течно-кристално състояние, предоставя допълнителни възможности за контролиране на структурата на тези съединения и може да се използва при разработването на, например, магнитни врати. 6. Показано е, че използвайки лантанидни комплекси като магнитно контролирани елементи в плаващ слой, е възможно да се получат двуосни LB филми, включително филми с наномащабни проводящи канали с дадена азимутална ориентация в слоя. Разпоредби за отбранаМетодологични подходи за дифракционни изследвания на насипни и филмови LC системи, базирани на статистическо описание и компютърна симулация на тяхната структура. Резултати от изследвания на структурата (структурни модели) на насипни фази и LB филми на мономерни и полимерни системи на базата на мезогени от различно естество. Методически подходи за получаване (включително стабилизиране) на стабилни квази-двуизмерни филмови структури. Резултати от прогнозиране на фероелектричното поведение на квази-двуизмерна филмова структура, базирани на анализа на данни за разсейване на рентгенови лъчи под малък ъгъл и структурно моделиране. Резултати от структурни изследвания на LB филми на базата на мезогенни краун етери и техни комплекси със соли на мастни киселини. Резултати от изследване на структурно-фазовите трансформации в LC фази на ориентирани комплекси от лантаниди и LB филми на тяхна основа. Методологични подходи и резултати за получаване на двуосни LB филми. Апробация на работатаРезултатите от работата бяха представени на IV (Тбилиси, 1981) и V (Одеса, 1983) международни конференции на социалистическите страни по течни кристали; IV, V (Иваново, 1977, 1985) и VI (Чернигов, 1988) Всесъюзни конференции по течните кристали и тяхното практическо използване; Европейска лятна конференция за течни кристали (Вилнюс, Литва, 1991 г.); III Всеруски симпозиум по течнокристални полимери (Черноголовка, 1995); 7-ма (Италия, Анкона, 1995) и 8-ма (Асиломар, Калифорния, САЩ, 1997) международни конференции за организирани молекулярни филми; II Международен симпозиум "Молекулен ред и мобилност в полимерните системи" (Санкт Петербург, 1996 г.), 15-ти (Будапеща, Унгария, 1994 г.), 16-ти (Кент, Охайо, САЩ, 1996 г.), 17-ти (Страсбург, Франция, 1998 г.) и 18-та (Синдай, Япония, 2000 г.) Международни конференции за течни кристали; 3-та европейска конференция по молекулярна електроника (Льовен, Белгия, 1996 г.); Европейска зимна конференция за течни кристали (Полша, Закопане, 1997 г.); I международна научно-техническа конференция „Екология на човека и природата” (Иваново, 1997 г.); 6-та (Брест, Франция, 1997 г.) и 7-ма (Дармщат, Германия, 1999 г.) Международни конференции за фероелектрични течни кристали; IX Международен симпозиум "Тънки филми в електротехниката" (Плес, Русия, 1998 г.); I Всеруска конференция "Химия на повърхността и нанотехнологии" (Санкт Петербург – Хилово, 1999); III Всеруска научна конференция "Молекулярна физика на неравновесните системи" (Иваново, 2001); II Международен симпозиум „Молекулен дизайн и синтез на супрамолекулярни архитектури“ (Казан, Русия, 2002 г.); Пролетните конференции на Европейското дружество за изследване на материалите (Страсбург, Франция, 2004 и 2005 г.); VI, VII и VIII национални конференции по приложение на рентгенови лъчи, синхротронни лъчения, неутрони и електрони за изследване на материалите (Москва, Русия 2007, 2009, 2011); V международна научна конференция „Кинетика и механизъм на кристализация. Кристализация за нанотехнологии, технологии и медицина” (Иваново, Русия 2008 г.); III, IV, V и VII Международни конференции по лиотропни течни кристали (Иваново, Русия, 1997, 2000, 2003 и 2009). Личен приносКандидат Кандидатът има основна роля при избора на области, които са предмет на представената работа, поставянето на задачи и разработването на методически подходи за тяхното решаване, поставянето на експерименти (включително проектни работи) и изчисления. Основните резултати от експериментални изследвания, включени в работата, са получени от заявителя лично или с негово пряко участие, което е отразено в съвместни публикации с T.V. Пашкова и неговите аспиранти В.М. Дронов, А.В. Курносов, A.V. Краснов, А.В. Пятунин и в защитените от тях докторски дисертации. ПубликацииПо темата на дисертацията са публикувани 41 доклада (включително 15 в рецензирани чуждестранни списания и 19 статии в научни списания по списъка на ВАК), получено е свидетелство за изобретател (списъкът с публикациите е даден на адрес края на резюмето). Структура и обхват на работатаДисертацията се състои от въведение, шест глави и списък с цитирана литература. Общият обем на дисертацията е 450 страници, включващи 188 фигури, 68 таблици и библиографски списък от 525 заглавия. Основното съдържание на произведението Въведението разкрива актуалността на темата, формулира целите и основните задачи на работата, научната новост и практическата значимост на резултатите, основните положения за защита. Глава 1 представя общи идеи за основните методи за изследване на структурата (Раздел 1.1) на редовно организирани обекти и разглежда проблемите, възникващи при прехода от кристални структури към структури с намален размер - течни кристали (LC) и квази-двуизмерни филми. Появата на работи по изследване на структурата на течните кристали, когато структурните данни са получени чрез преобразуването на Фурие на разсеяния интензитет, се свързва с имената на Б.К. Вайнщайн и И.Г. Чистяков. Основният изследователски инструмент е предложен от B.K. Вайнщайн, функции на междуатомни разстояния за системи с макроскопична цилиндрична симетрия. Този метод беше доразвит с началото на използването на концепцията за молекулярна самосвиване при анализа на карти на Патерсън на редица полимерни течнокристални системи и тънки анизотропни филми. Трудностите, възникващи при директното определяне на структурата на течните кристали, са инициирали изследвания, базирани на моделно описание на системи с нарушен ред на транслация. По отношение на модела на паракристала на Хоземан беше разгледана структурата на основните течнокристални фази и беше извършена тяхната класификация според преобладаващия тип нарушения на транслационния ред. Моделът на клъстера на Fonck може да се разглежда и като един от вариантите за анализ на системи с различни видове смущения, където се въвежда корелационна функция за описване на локални флуктуации на електронната плътност, което прави възможно (както в случая на модела на Хоземан ) за оценка на размера на близките (грапавост) и далечните (дължина на изкривяване) нарушения. Рентгеновите данни на редица течнокристални полимери бяха интерпретирани по отношение на този модел. През последното десетилетие методът на рефлектометрията се използва за изследване на структурата на повърхностите и тънките плоски филми. Тук разсейването на плоска вълна, падаща върху интерфейса, се разглежда от гледна точка на макроскопския показател на пречупване, който характеризира средните свойства на радиацията от двете страни на интерфейса. Отражателната способност на плосък слой може да бъде изчислена с помощта на метода на динамичната матрица (алгоритъм на Parrat) или в кинематично приближение (приближението на Борн). В случай на неравномерен по плътност слой, чрез въвеждане на макроскопска или микроскопска грапавост се прави опит да се вземе предвид съществуването на преходни зони и по този начин моделът да се доближи до реалните системи. Малкоъгълните рентгенови дифракционни модели, получени за отражение в рефлектометричен експеримент, могат да бъдат интерпретирани като обикновени дифрактограми, които се оказаха много информативни при изследването на LB филми на соли на мастни киселини, липидни лиомезофази и липидно-протеинови системи. Въпреки това, голям брой отражения по време на междуслойна дифракция изобщо не е типичен за термотропни течни кристални системи и LB филми, образувани от мезогенни молекули; следователно синтезът на Фурие не осигурява необходимата разделителна способност в тези случаи и моделирането изисква сложен профил на електронната плътност на слоя. При дифракционното изследване на течнокристални обекти е от съществено значение възможността за тяхната макроскопска ориентация: магнитни и електрически полета, напрежение, деформация на срязване, поток, повърхност на субстрата и свободна повърхност на пробата. Като правило, като се използват тези методи, се посочва макроскопично едноосна ориентация, но за двуосна ориентация е необходимо да се използва комбинация от методи. Чрез нагряване на монокристали могат да се получат високо ориентирани (еднодомейни) проби от течни кристали. Ограниченията тук може да се дължат на сложността и често невъзможността да се получи един единствен кристал, подходящ за рентгенова фотография. Разд. 1.2 от прегледа е посветен на структурата и свойствата на полярните течни кристали. Разглеждат се причините за появата на електрическа поляризация Ps в LC: поради нехомогенна ориентационна деформация на директорското поле n (r) при липса на електрическо поле - флексоелектричният ефект, в процеса на равномерно деформиране на кристала - пиезоелектричният ефект, с изменение на температурата в спонтанната поляризация - пироелектричният ефект. Досега не е било възможно да се открият едноосни LC с изключително квадруполна симетрия, което е причинено от нестабилността на фероелектричната смектична А-фаза. Има обаче и други начини за реализиране на полярното състояние в LC. В смектична С-фаза, симетрията на смектични слоеве може да бъде намалена до група m поради нарушаване на симетрията в подреждането на главите и твърдите перфлуорирани опашки на ахирални молекули или до група 2 поради използването на хирални молекули. За прехода към наклонената смектична С * -фаза (според феноменологичната теория, предложена от Пикин и Инденбом), са отговорни ориентационните степени на свобода на течния кристал, а поляризацията е следствие от пиезоелектрични и флексоелектрични ефекти в течния кристал . Минимизирането на свободната енергия на смектика C по отношение на поляризацията дава хеликоидално разпределение на вектора P в обема, който в случай на електрическо поле, приложено перпендикулярно на оста на хеликоида, е ориентирано в посоката на полето . Когато смектичният хеликоид C * се изкриви във външно електрическо поле, трябва да се прави разлика между смущението на разпределението на азимуталния ъгъл (z, E) - o (z) с равномерно разпределение на ъгъла на наклон на молекулите o по протежение на оста z и периодичното смущение на ъгъла на наклона на молекулите (z, E) = o + 1 (z, E) за невъзмутен период на хеликоида p0. Поради пиезоелектричния ефект и двете деформации допринасят за макроскопската поляризация на средата. Флексо ефектът може да причини макроскопска поляризация на С * фазата само когато възникнат периодични смущения на ъгъла на наклон на молекулите под действието на полето. Горните идеи за структурата и свойствата на смектична C (C *) фаза имплицитно произлизат от факта, че конформациите на молекулите не се променят по време на фазовия преход, но моделът, в който се оказва наклонът на алифатните вериги на молекулите да бъде значително по-малък от наклона на твърдите централни части, позволява да се обясни намаляването на Ps с увеличаване на дължината на алкиловата верига поради намаляване на ефективния ъгъл на наклон на молекулите. По този начин фероелектричеството в Sm – C * има неправилна природа, а появата на поляризация е следствие от ориентационна деформация, причинена от наклона на молекулите, пространствената нехомогенност на полето на директора и промените в конформационното състояние на LC молекулите. Останалата част от прегледа (раздел 1.3) е посветена на подготовката и структурата на LB филми, включително образуването и фазовите състояния на монослоеве на интерфейса течност-газ, техниките на трансфер, структурните типове филми, хетеромолекулярните монослоеве и суперрешетките и полярните филми. Последните са важни от гледна точка на практическото приложение с акцент върху техните възможни пиро- или фероелектрични свойства и могат да бъдат образувани по метода на Шефер от силно компресиран полярен монослой или от редуващи се монослоеве от различни молекули. Трябва да се отбележи, че и в двата случая образуваният филм не трябва да има термодинамично равновесна структура. В сравнение с мономерните филми, полимерните LB филми трябва да имат значително по-стабилна структура. За случаите на полимеризация на монослоеве на границата вода-въздух се разглежда влиянието на химичната структура на мономерните молекули и условията на полимеризация върху стабилността на монослоя. По време на полимеризацията на LB филми или последователно отложени монослоеве върху субстрат, структурните промени също зависят от много параметри: условия на отлагане, размер на полиреакционната зона, вид на първоначалната структура и химична структура на мономера. Свойствата на монослоевете, образувани от полимерни молекули, зависят от вида на полимера, молекулното тегло, структурата на съполимерните компоненти, наличието на гъвкави връзки и конформационното състояние на полимерните фрагменти. По този начин стабилността и хомогенността на монослоя са свързани с разпространението на полимерни молекули върху повърхността на подфазата, което от своя страна зависи от гъвкавостта на полимерната верига и кохезията на полимерните фрагменти както на основната, така и на страничните вериги . Увеличаването на дължината на алифатните фрагменти на страничните вериги (започвайки от С16) води до тяхната кристализация. Разд. 1.4 е посветен на общите идеи за структурата на краун етерите като комплексообразуващи съединения и техните свойства в организирани системи на интерфейса. Металните комплекси, образувани при свързването на йони, са толкова по-стабилни, колкото по-малко се различават геометричните размери на катионите и кухините на макроциклите. Трябва да се отбележи, че кислородните макроцикли също са способни да образуват вътрешномолекулни водородни връзки с някакъв периферен протон-донорен фрагмент. За "твърдите" краун етери (дибензо-18 краун-6) е характерна лека промяна в размера на кухината на макроцикла и симетрията на молекулата в метални комплекси, а за "гъвкавите" краун етери (дибензо-24-краун -8) - конформационно разнообразие. Въпреки това, когато се анализират процесите на комплексообразуване, е препоръчително да се вземат предвид и други фактори: природата на разтворителя, аниона и заместителите в краун етерите. Незаместените макроциклични съединения, като правило, не образуват стабилни монослоеве поради липсата на баланс между хидрофилните и хидрофобните части на молекулата. В случай на заместени макроцикли няма консенсус относно механизма на фазовите преходи в такива системи. Фазовият преход от течно-разширено към кондензирано състояние съответства на появата на екстремум на изотермата, който при по-ниски скорости на компресия трябва да се превърне в плато. Редът на селективност в монослоевете на макроциклични съединения по отношение на набора от комплексообразуващи йони не винаги съответства на този в разтворите. Перспективата при изследване на монослоеве и LB филми от краун етери е свързана със селективността на взаимодействието от типа "гост-домакин" и възможността за насочено подреждане на получената система, която може да се използва за създаване на функционално активни филмови елементи . течнокристални метални комплекси. Първите пръчковидни лантаноидни металомезогени са синтезирани и описани от Ю.Г. Галяметдинов. Рентгеновите структурни изследвания на комплекси от типа показаха, че те имат еднаква структура, поне за средната част на елементите от групата на лантанидите. Непосредствената среда на метален атом се състои от три кислородни атома, неутрални лиганди на базата на шифови бази и шест кислородни атома на нитратни групи. Координационният полиедър е изкривена квадратна антипризма. Мезоморфните свойства на мезогените на лантанидите зависят преди всичко от такива параметри като: вида на металния комплексообразуващ агент, дължината на алкиловите вериги на лигандите, вида на лиганда и аниона, чрез вариране на които е възможно значително намаляване на температурите на фазовите преходи и вискозитета на смектични фази на комплексите. Ориентационната контролируемост на мезофазата от магнитното поле зависи от величината на магнитната анизотропия на средата. Ориентиращият момент на усукване, действащ върху LC в полето ГМ ~ Н2. Тъй като стойностите на някои мезофази на лантаноидите надвишават анизотропията на конвенционалните диамагнитни и парамагнитни LC с няколкостотин пъти, ориентационни ефекти могат да се наблюдават в значително по-ниски магнитни полета. Преди това изследванията на лантанидни комплекси, съдържащи йони от външната среда от различно естество (Cl, NO3, SO4CnH2n + 1), бяха проведени само в насипно състояние, но не бяха извършени моделни изчисления и температурното поведение с вариации в ефекта на полето не е проучена. Възможностите за формиране на регулярни филмови структури от тези комплекси и техните ориентационни възможности за контролиране на анизотропията на слоевете Langmuir също не са изследвани. Глава 2 съдържа описания на инсталации и техники (включително изчисления), създадени за ориентиране и изследване на структурата на обемни проби от LC съединения и филми, образувани на тяхна основа. Установяването на съотношението на структурните параметри на обекта с механизма на ориентиращо въздействие дава допълнителна информация за поведението на неговата структура при външни влияния и възможността за целенасоченото му изменение. Въз основа на тези съображения за структурни изследвания е създаден апаратен комплекс, който дава възможност за ориентиране на течнокристални съединения по различни методи и извършване на тяхната рентгенова фотография in situ (раздел 2.1). Комплексът е изграден на базата на рентгеновия блок URS-2.0 и включва: магнитна камера с температурна клетка и вграден механизъм за разтягане на полимерни проби, универсална рентгенова камера URK-3 с приставки, разработени за които позволяват нагряване и ориентиране на LC проби чрез електрически полета, поток и непрекъсната деформация на срязване. Интензитетът на разсейване може да бъде записан върху плосък (или цилиндричен) фотографски филм или с помощта на линеен координатен детектор RKD-1, когато е инсталиран вместо филмова касета. Използването на непрекъснати колиматори с кръгли отвори и големи базови разстояния осигурява сравнително малка дивергенция на лъча (не повече от 1 · 10-3), възможност за регистриране на големи периоди (до 100) и не изисква въвеждането на колимационни корекции. За регистриране на разсейване от филми на Langmuir-Blodgett, рентгенова камера KRM-1 с вграден координатен детектор RKDrev. 2.2). Рентгеновата фотография на LB филми беше извършена при фиксирани позиции на субстрата при ъгли на изкривяване, което прави възможно записването на дифракционната картина чрез последователно увеличаване на интензитета във всяко отделно отражение. Филтрираното (Ni филтър) CuK лъчение беше използвано за рентгенова фотография. Ефектите, свързани с компонента на радиация с непрекъснат спектър, са разкрити чрез рентгенова фотография при различни високи напрежения. В някои случаи се използва комбинация от Ni и Co филтри за филтриране на този компонент. Изследването на структурата на LB филмите също беше извършено с помощта на трансмисионен електронен микроскоп EMV-100L при работа в режим на електронна дифракция и сканиращ сондов микроскоп P4 NT-MDT в режим на атомна сила. Обработката на рентгенови и електронни дифракционни модели е извършена на автоматизиран денситометричен комплекс, който позволява компютърна обработка на денситограми. Комплексът е сглобен на базата на микрофотометър MF-2, оборудван със задвижване на маса, скалер за изместване и записваща система от денситометър DP 1M. Инструменталната дивергенция на лъча се определя от ширината на отраженията на едрозърнеста поликристална проба. Когато се вземе предвид нейната апроксимираща функция, беше използвана функцията на Гаус. При разглеждане на структурата на течно-кристалните съединения, паракристалните нарушения g1 (нарушения на далечния ред) и размерите на кохерентните области на разсейване бяха изчислени от радиалната дифракционна ширина на отраженията. Степента на ориентация S и средните стойности на съответните ъгли на разсейване на структурата на слоя (мозаичност) и молекулите в пробата бяха оценени от азимуталното размазване на нискоъгълните и широкоъгълните отражения I (), съответно . Предварителната информация за структурата на изследваните молекули (раздел 2.4) е много важна при структурните изследвания на сложни химични съединения. Търсенето на енергийно благоприятна конформация на молекулите беше извършено с помощта на компютърна симулация: метод MM +, геометрична оптимизация. Интерпретацията на данните за разсейване на рентгенови лъчи под малък ъгъл от смектични слоеве или слоеве от LB филм, образуван на базата на мезогенни молекули, се извършва с помощта на структурно моделиране (раздел 2.5). Моделирането на структурата на слоя започва с изграждането на структурообразуващ фрагмент от слоя от молекули, изградени в програмата за молекулярно моделиране и формиране на масив от атомни координати, които определят електронната плътност в напречното сечение на слоя. Проекцията на атомните координати върху нормалата към равнината на слоя се използва за изчисляване на структурната амплитуда на слоя и разсейването от многослойна система в рамките на едномерен модел. Структурната амплитуда на слоя F (Z) се изчислява по формулата където fj и zj са съответно амплитудите и координатите на атомите на структурообразуващия фрагмент на слоя, а Z е координатата в пространството на разсейване. Интензитетът I (Z) на разсейване от многослойна система се изчислява като където dz е дебелината на слоя и M е броят на слоевете. Дебелината на слоя беше зададена равна на периода на междуслойна дифракция, получен от рентгеновия експеримент. Основните параметри на монтиране при моделирането са наклонът на молекулите в един слой и припокриването на крайните им фрагменти в съседни слоеве. В действителност има повече параметри, тъй като в общия случай е необходимо да се зададе азимуталната ориентация на молекулите при наклон и в рамките на допустимия диапазон да се променя тяхната конформация. Критериите за съвпадение за напасване са възпроизводимостта на съотношенията на интензитетите на многократните отражения, получени в експеримента, и минималния R-фактор. В сравнение с експеримента, изчисленият интензитет се модифицира, като се вземе предвид геометрията на рентгеновата фотография, поляризацията, абсорбцията и мозайчността на пробата. В случай на обемни смектични структури се взема предвид азимуталното разпределение на интензитета, което зависи от степента на ориентация на пробата. Освен това е необходимо да се вземе предвид интензитетът, изпомпван във фонов режим (влиянието на температурния фактор). За това (след предварително изваждане на интензитета, разпръснат във въздуха) се оценяват съотношенията на интензитета в дискретните пикове и фона под тях, след което съответните части от интензитета на фона се изваждат от интегрирания интензитет на изчислените максимуми. Електронната плътност (нейната проекция върху нормалата към равнината на слоя) е необходима само за проследяване на динамиката на промените в дифракционната картина при промяна на регулируемите параметри. Изчислението използва броя на електроните във всеки атом от структурообразуващия фрагмент и съответните атомни радиуси. За изследване на поведението на молекулярните слоеве на интерфейса вода-въздух и проектиране на многослойни филми на тяхна основа е изградена автоматизирана LB инсталация (раздел 2.6), която позволява образуването на молекулярни слоеве на повърхността на водата при различни температури и в присъствие на магнитно поле, и да следи състоянието им и да пренася образуваните слоеве върху твърди субстрати (силиций или колодий) по различни методи. Инсталацията може да работи в режим на една и две тави с дву- и еднобариерно компресиране на плаващия слой и поддържа налягането му в процеса на полагане на филма върху основата. Зависимостта на налягането от площта на молекула (-A изотерма) се извежда на екрана на дисплея в реално време със запазване на създадения файл. При образуването на монослоеве, във всички случаи първоначалният коефициент на покритие е по-малък от едно. Като разтворители са използвани хлороформ, бензен, хептан. Работната концентрация на разтворите е 0,2-0,5 mg / ml. Компресирането започва след изпаряване на разтворителя (след 30 минути). Движението на преградата със скорост 3-5 mm / min в повечето случаи позволява да се реализира квазистатичен режим на компресия на плаващи слоеве. Глава 3 представя резултатите от рентгенови структурни изследвания на хирален CH2 = CH-COO-CH2-C * (CH3) H-(CH2) 2-COO- (C6H4) 2-OR и ахирален CH2 = CH-COO- ( CH2) 6 -О-С6Н6-СОО-С6Н6-О-R` LC мономери (M), техните смеси (MIX), както и хомо- (P) и съполимери (CPL) на тяхна основа в различни фазови състояния с проекция върху полярните свойства в зависимост от молекулярната структура и състав, табл. един. Индикацията на рентгенови дифракционни модели, последвана от анализ на изчезването на отраженията и достигането на пространствената група, ни позволява да заключим, че хиралните мономери M1 и M2 образуват смектогенни кристални структури, които могат да бъдат описани в рамките на моноклинната система със симетрията на космическа група P21. Във всички случаи пакетирането на молекули глава-опашка се осъществява както в слоя, така и от слой в слой, но само в структурата на хиралния мономер M2 (a = 9,89, b = 8,84, c = 34,4, = 125, 7o, n = 4, = 1,315 g / cm3), се реализира паралелна ориентация на напречните диполни моменти (m2.5 D). Хиралният мономер M има 2-слойна периодичност пакетиране (a = 5,40, b = 8,36, c = 56,6, = 112,4o, n = 4, = 1,311 g / cm3), където диполните моменти на молекулите (m4,7 Г) се компенсират поради образуването на димери. Схеми на фазови трансформации на мономери и хомо- и съполимери на тяхна основа М2 R = CO-C7H SmF1 * -58оС-SmF2 * -77oC-SmC1 * -130oC-SmC2 * -151oC-I При топене М1 образува SmF * фаза с период 30, 5 и наклон на молекулите в слоевете 26о. Намаляването на наклона на молекулите улеснява азимуталната разстройка, което улеснява трансформирането на двуслойната структура в еднослойна. Димерите във фазата SmF * не се разрушават, следователно компенсацията на диполните моменти също се запазва. В M2 азимуталното разстройство и появата на радиални смущения се ограничават поради допълнителни дипол-диполни взаимодействия, следователно по време на топене се образува Cr-H * фаза (a = 4,53, b = 9,18, c = 34,5, = 117,1 o, n = 2, = 1, g / cm3) със същата симетрия P21. Няма компенсация за напречните диполни моменти на молекулите във фазовия слой Cr-H *. Ахиралните мономери M3 и M4 в кристалната фаза образуват моноклинни структури от смектогенен тип с полярна симетрия: P21 за M3 (a = 5,20, b = 10,62, c = 33,4, = 128o, n = 2, = 1,072 g / cm3) и P при М (a = 16,0, b = 4,96, c = 37,2, = 113o, n = 4, = 1,246 g / cm3). Пространствената група P21 изисква антипаралелни надлъжни и успоредни напречни ориентации на осите на молекулите M3, а групата P2 изисква двойка антипаралелна ориентация и надлъжни и напречни оси на молекулите M4. В молекули M3 и M, поради дезориентация на диполните моменти на C = O групите, общият напречен диполен момент е m 1 D. При нагряване M3 образува SmC и N, а M4 образува SmA и N мезофази. При M3 в нематик съотношението на параметрите на смущенията в надлъжната и страничната опаковка показва, че структурата на слоя не е напълно разрушена. В нематичната фаза M4 ситуацията е обратна, което е типично за класическата нематична фаза. При смесени състави от хирални и ахирални молекули в обхвата на изследваните концентрации (Таблица 1) винаги се наблюдава фазово разделяне в кристално състояние, докато в мезоморфно състояние зависи от структурата и съотношенията на компонентите, които се смесват. Така че с намаляване на разликата в дължините на смесените молекули, тенденцията към разделяне на фазите се увеличава. Въпреки това, по отношение на ефекта на концентрацията на хиралните компоненти M1 и M2 в смеси с ахиралния компонент M3 върху фазовото разделяне, ситуацията е взаимно противоположна. Увеличаването на тенденцията към фазово разделяне с увеличаване на концентрацията на М1 е свързано с образуването на относително стабилни димери, което намалява способността им да се смесват. В изследваните смеси не трябва да се очакват по-силни полярни свойства от тези на изходните компоненти. Хиралните хомополимери P1 и P2, получени чрез свободнорадикална полимеризация от мономери M1 и M2, образуват SmF * и SmC * фази с двуслойна структура. От гледна точка на най-доброто съгласие с рентгеновия експеримент следва, че страничните групи са наклонени към основната верига и са ориентирани така, че C-CH3 фрагментите в тях да лежат в равнината на наклона на страничните групи. В този случай диполните моменти на C = O групите в слоевете на двуслоя се оказват еднакво ориентирани перпендикулярно на равнината на наклона. Този модел се потвърждава и от енергийната оценка в компютърната симулация на структурата на P1 и P2 молекулите. Рентгеновите дифракционни модели на полимери, ориентирани от магнитни (1,2 T) и постоянни електрически (700 kV / m) полета, са типични за хиралните смектици, но структурните параметри, изчислени от тях, имат някои разлики поради разликата в ориентационния механизъм. Смектичните слоеве са ориентирани перпендикулярно на магнитното поле и по протежение на електрическото поле. Ефектът на електрическото поле върху транслационното подреждане на слоевите и вътрешнослойните структури като цяло е по-слаб от този на магнитното поле. Развиването на хеликоида не се наблюдава. Ахирални хомополимери Р3 и Р4. Изследванията с рентгенова дифракция показват, че полимер Р3 образува три SmA структури със съизмерими 59,5 и несъизмерими 54 и 47,5 двуслойни периоди. Структурните трансформации на SmA-SmAd1 и SmAd1-SmAd2 очевидно се основават на ефектите, свързани както с промяна в гъвкавостта на връзките, свързващи мезогенните групи с основната верига, така и с промяна в гъвкавостта на основната верига. P3 може да се ориентира само чрез усукване и разтягане. В този случай е установено влиянието на ориентиращия ефект върху структурата на полимера, което се проявява в промяна на периода на слоя (завихряне) и вътрешнослойни смущения (завихряне, разтягане) в сравнение с неориентирана проба. Полимер P4 с допълнителен C = O фрагмент в опашката на страничните групи образува две смектични фази - SmF и SmC. Тъй като напречните диполни моменти на страничните групи в P4 са по-малки от D, прогнозата е отрицателна по отношение на откриването на силни полярни свойства в този полимер. Съполимери на базата на мономери M1 и M3. Рентгенови дифракционни модели са получени от съполимери, ориентирани от магнитно поле, съответстващи на фазите Sm * F и Sm * C, но различаващи се по азимуталното разпределение на интензитета в отраженията в зависимост от съотношението на хиралните и ахиралните компоненти. В CPL1-375 рентгеновите модели и в двете фази съответстват на така наречената структура на рафтовете, в CPL1-350 те са типични за споменатите хирални смектични фази, а рентгеновите модели на CPL1-325 са характерни за структура тип шеврон. При ориентиране с постоянно електрическо поле такива разлики не се наблюдават. Поради различния механизъм на ориентация, структурните параметри на електрически и магнитно ориентираните кополимери (както и на хомополимера P1) се различават. Симулацията на двуслойната структура на съполимерите и дифракционните изчисления позволяват да се обяснят тези разлики. По този начин, в CPL1-375 и CPL1-325, слоевете, които изграждат двуслоя, имат състав, който е различен в съотношението на хирални и ахирални компоненти, тоест един слой съдържа предимно P1 или P3 компонента, съответно, и в другият, съотношението на компонентите е почти същото. В първия случай това, очевидно, доведе до известно увеличаване на стъпката на спиралата на хеликоида, а във втория - до разрушаване на хеликоидната структура. В CPL1-350 съставът на двата двуслойни слоя е еднакъв и само в него степента на ориентация на страничните групи при излагане на електрическо поле се оказва по-висока, отколкото в случай на магнитно поле. Това е признак на деформация на хеликоидната структура, водеща до макроскопска поляризация на съполимера. От енергийната оценка на фрагменти CPL1-350 с различни ориентации на страничните групи следва, че най-малко енергия притежава фрагмент, който се характеризира със същото съотношение на хирални и ахирални странични групи в двуслойни слоеве, противоположни азимутални ориентации и на двете и други в съседни слоеве и наклона на страничните групи към основната верига. Тази структура на фрагмента не противоречи на дифракционно потвърдения модел. В този случай поляризацията в двуслойните слоеве трябва да има същата посока. Трябва да се отбележи, че енергийната разлика между полярните състояния с различни азимутални ориентации на хиралните групи по отношение на основната верига за фрагмента CPL1-350 е по-малка, отколкото за CPL1-375 или P1, което прави възможно превключването на структурата с по-ниско електрическо поле. Съполимерите на базата на мономери M1 и M4 образуват двуслойни SmF * и SmC * фази. За съполимери с различни съотношения на хирални и ахирални ахирални компоненти се наблюдават характерни температурни промени в структурните параметри вътре в SmC * фазата, които очевидно са причинени от различно съдържание на хирални и ахирални странични групи в двуслойните слоеве (ситуацията е същата както в случая на съполимери на основата на М1 и М3). Тоест, двуслоевите CPL1-475 и CPL1-425 могат да се разглеждат като вид двуфазна система. В случая на CPL1- перспективите за откриване на полярни свойства са същите като при CPL1-350, но поради взаимодействията на етерните групи в опашките на ахиралните странични фрагменти, съполимерната структура е по-малко лабилна. Отличителна черта на съполимерите на базата на мономери M2 и M е относително високата температура на прехода SmF * -SmC * и значително по-малкия ъгъл на наклон на мезогенните групи в SmC *, отколкото във фазата SmF *, което улеснява азимуталната разстройка. Двуслойната структура на CPL2-375 се състои от слоеве от същия състав с частична компенсация на диполните моменти на хиралния компонент. CPL2-350 няма такава компенсация (структурата му е същата като тази на CPL1-350), а поляризацията трябва да е по-силна. Поради по-ниския (в сравнение с CPL1-350) напречен диполен момент, структурата на CPL2-350 е по-консервативна по отношение на възможността за електрическо превключване. Най-вероятният модел е CPL2-325: във фазата SmF * двуслойни слоеве с неравен състав, но със същата посока на поляризация; във фазата SmC *, поради азимуталното отстройване, полярните свойства стават по-слаби, а във фазата SmA, поради пълната азимутална дезориентация на страничните групи, структурата става неполярна. Макроскопската поляризация в SmF * и SmC * може да се появи само при деформация, но поради относително малкото количество на хиралния компонент, ефектът не може да бъде силен. Глава 4 е посветена на получаването на полярни филми на Langmuir-Blodgett и стабилизирането на тяхната структура чрез фотополимеризация. Нестабилността на изкуствено изградените филмови структури води до нарушаване под една или друга форма на тяхната редовност и дори цялост и в резултат на това до частична или пълна загуба на свойства, които осигуряват изпълнението на основната функция. Като изходен материал се използват паразаместени хирални бифенили М1, М2, ахирални фенилбензоати М3, М4 и техните смеси. Съединенията съдържат акрилатна група, което прави възможно полимеризирането им в монослой върху водната повърхност и в многослоен филм върху твърд субстрат с помощта на UV лъчение от живачна лампа. Типичните α-A изотерми, получени по време на образуването на мономерни монослоеве, са показани на фиг. 1. Всички молекули имат хидрофобна опашка и хидрофилна глава, но наличието на други хидрофилни и хидрофобни групи в молекулите не позволява те да бъдат класифицирани като класически амфифилни съединения. От съотношенията на площите на молекула в кондензираната фаза и напречните сечения на молекулите може да се заключи, че всички мономери образуват монослоеве, молекулите в които са разположени наклонено спрямо водната повърхност. Плътността и стабилността (определени от налягането на разрушаване - колапс) на монослоевете са по-високи в бифенилите, отколкото при фенилбензоатите и се увеличават с увеличаване на дължината на хидрофобната опашка на молекулите. Стабилността на монослоевете, образувани от смеси от бифенили и фенилбензоати (M1-M3, M2-M3), зависи от тяхното съотношение. Най-голям положителен ефект се постига при високи концентрации на бифенили (75%) M1 или M2. При високи концентрации М3 е най-лошият показател. А изотермите за мономерни монослоеве дават възможност за избор на рационални условия за фотополимеризация. При UV облъчване на мономерни монослоеве във всички случаи, с изключение на монослоя на мономер М3, се наблюдава тяхното свиване (намаляване на площта на молекула, което води до рязък спад на налягането) (фиг. 1). UV полимеризацията на хомомолекулярни монослоеве не винаги води до повишаване на тяхната стабилност, например в случай на монослоеве M2 (намаляване на стабилността) и M3 (много бавно повишаване на налягането показва разрушаването на монослоя по време на компресия). Ориз. 1. -A изотерми на плаващи слоеве на базата на: a - M1 и P1; b - M3 и P3: мономерен (1), мономерен след UV облъчване (2) и полимер (3) Стабилността на UV облъчени плаващи монослоеве на смеси M1-M3 и M2-M3, както и изходните мономерни монослоеве, зависи от съдържанието на бифенили в тях и при високи концентрации (75 %) надвишава стабилността на изходните мономерни монослоеве. Монослоевите, образувани на базата на молекули на гребеновиден полимер P1 (на базата на мономер M1), са по-стабилни от мономерните, но всички опити за откриване на правилната многослойна структура, получена на тяхна основа върху твърд субстрат чрез рентгеновия метод бяха неуспешни. За да се определи положението на страничните групи на полимера в полимерния монослой, е създадена сложна решетка (суперрешетка), която представлява LB филм от редуващи се монослоеве от полимер Р и оловен стеарат, които играят ролята на структуриращи разделители (фиг. 2). Сравнението на диаграми на рентгенова дифракция под малък ъгъл, получени от такава суперрешетка и от многослоен LB филм от оловен стеарат, направи възможно да се установи, че страничните групи на полимера лежат главно почти в равнината на филма и следователно, на повърхността на водата. Липсата на пластова закономерност в полимерния филм се причинява от негладостта на повърхността на плаващия слой поради невъзможността за полагане на основната верига в двуизмерна топка върху повърхността на водата. Ориз. 2. Малоъгълни дифракционни модели на LB филма от оловен стеарат (а) и суперрешетка, сглобена от монослоеве полимер Р1 и оловен стеарат (б), моделът на суперрешетката и изчислената дифракция от нея (вдясно). По този начин има два начина за решаване на проблема с получаването на обикновени полимерни LB филми: 1 - чрез UV полимеризация на мономерни многослойни филми върху твърд субстрат и 2 - чрез подравняване на многослойна структура от UV полимеризирани плаващи монослоеве. Многослойният филм от мономер M1, произведен съгласно Schaefer, има полярна двуслойна структура с ориентация на молекулите в слоеве от същия тип като страничните групи на полимер P1. Причината за възникването на структура с двуслойна периодичност е реактивното отлагане на втори монослой или изхвърлянето на част от молекулите от слоя върху субстрата с обръщане от глава към глава. UV облъчването на M1 филма води до увеличаване на честотата му с почти 1,5 пъти, поради появата на дефекти под формата на извивки по време на образуването на полимерната верига, което трябва да намали нейните полярни свойства. LB филм, образуван според Schaefer от UV водно-полимеризирани M1 монослоеве, дава дифракционна картина, съответстваща на двуслойна структура, много близка до структурата на полимер P1 в смектична F фаза. Тук моделирането позволява да се разграничи двуслойната структура, произтичаща от реактивното отлагане на втория монослой изотактичен полимер (едностранен гребен) върху субстрата от двуслойната структура на синдиотактичния полимер (двустранен гребен), фиг. 3. Тъй като при втория вариант коефициентът на несъответствие (R-фактор) е значително по-нисък, може да се заключи, че конформационната трансформация на изотактиндиотактика в монослой при отделянето й от водата. Ориз. 3. Структурни модели на LB филми от UV полимеризирани монослоеве на базата на мономер M1 и съответните междуслойни дифракционни криви: а) за изотактични молекули (R = 0,335) и б) за синдиотактични молекули (R = 0,091%). LB филмите от мономери М2, М3 и М4 имат структура с еднослойна периодичност, но за разлика от кристалната фаза с паралелно подреждане на молекулите в слоевете. Структури, подобни в междинните периоди на кристални и смектични С фази, са получени от монослоеве на мономер М3 при различни налягания. Това показва, че кондензираната фаза на монослоя включва и двуизмерен аналог на течнокристалната фаза. Характерна особеност на мономерните филми M2, M3 и M4 е припокриването на крайните групи в съседни слоеве, което може да екранира C = C връзки и да предотврати полимеризацията. По този начин UV облъчването на LB филми на мономери M3 и M4 не води до никакви структурни промени във филма поради екраниращия ефект. Структурата на филмите, произведени от UV полимеризирани монослоеве М2 и М4, също има еднослойна периодичност, а не двуслойна, както при гребеновиден полимер в смектична фаза. Взаимодействието на етерните групи в опашките на молекулите М2 и М4, очевидно, предотвратява конформационната трансформация с образуването на двуслойна структура. Не беше възможно да се образува правилен многослоен филм от UV облъчени М3 монослоеве (както в случая на смес със 75% съдържание на М3) поради тяхната нехомогенност. Фазово разделяне отсъства в LB филми от смеси M1-M3 и M2-M3 (с изключение на MIX1-375). Всички филми имат структура с еднослойна периодичност и с паралелно подреждане на молекулите в слоевете. В структурите на LB филми от смеси (с изключение на сместа MIX2-375) има елемент на припокриване на крайните групи от молекули в съседни слоеве, което предотвратява UV полимеризацията на филма. Това заключение може да бъде потвърдено от промените в UV-облъчения LB филм на сместа MIX1-375, настъпили след 1,5 години. Една от хетерофазните структури с еднослойна периодичност се трансформира в двуслойна структура с период, съвпадащ с периода на кристалната фаза на мономера М1. Електронно дифракционно изследване на LB филм на базата на UV полимеризирани монослоеве MIX1-350 показва, че филмът съдържа главно мономерен компонент. Симулацията на структурата на филма и изчисляването на дифракцията на рентгенови лъчи потвърждават това. Въз основа на получените резултати може да се заключи, че след UV облъчване стабилността на монослоевете намалява поради тяхната хетерофаза. Монослоевете, заедно с полимерния компонент, могат да съдържат значително количество мономер. И тъй като полимерните странични групи почти лежат върху водната повърхност поради възникващите пространствени пречки, когато субстратът контактува с филма по време на трансфера според Шефер, мономерните молекули могат за предпочитане да седят върху него. Във филма на базата на UV полимеризирани монослоеве MIX1-375 мономерният компонент също присъства, но в незначително количество. Симулационни и дифракционни изчисления дават полярна структура на изотактични полимерни молекули с еднослойна периодичност. По този начин увеличаването на концентрацията на фенилбензоатния компонент в сместа води до образуването на по-рохкав монослой и като следствие до по-изразена хетерофаза след UV полимеризация. Глава 5 представя резултатите от изследванията върху образуването на структури с транспортни канали от кухини на макроциклични молекули (краун етери) в комбинация с възможността за контролиране на макроскопската им ориентация в Langmuir монослоеве и LB филми и възможността за стабилизиране на структурата на последните . Обемни проби от дибензо-18-краун-6 и дибензо-24-краун-8 с различни заместители, съдържащи азометин и енаминокетонови фрагменти (фиг. 4) и LB филми на тяхна основа, включително проводими филми, образувани на базата на комплекси от краун етери с калиев ундециленат (KO-CO- (CH2) 9 = CH2), натриев лауринат (Na-O-CO-C11H23) и фулерен C60. Обемните проби от дизаместени краун етери в кристалната фаза образуват структури, свързани с моноклинната система със същата P2 / m симетрия. Структурите са близки по плътност на опаковане, където има общ елемент - припокриваща се опаковка, при която заместителите на съседни молекули се припокриват, което е характерно за нематогенните структури (фиг. 5). Параметрите на клетката зависят от размера на короната и дължината на страничните заместители, които също влияят върху степента на разширение на централния фрагмент. Наличието на енаминокетонови групи в заместителите води до значително увеличаване на напречните размери на клетката поради броя на молекулите, включени в нея. Причината очевидно се крие в образуването не само на вътрешномолекулни, но и на междумолекулни водородни връзки N-HO по време на осъществяването на двойни контакти на енаминокетонови фрагменти на съседни молекули, което прави структурата енергийно по-благоприятна. Наличието на такива връзки се потвърждава косвено от данните от IR спектрите на тези съединения, където има широка и интензивна абсорбционна лента на разтягащи вибрации на NH групи в района на 3416 cm - 1 (обикновено тази лента има нисък интензитет ). Топенето на такава решетка оставя двуизмерни фрагменти от молекули, омрежени чрез водородни връзки. Тъй като надлъжните смущения в опаковката на тези фрагменти са по-малки от напречните, възниква структура с признаци на наслояване. Всъщност рентгеновата дифракционна картина, получена чрез топене на пробата в магнитно поле, съответства на нематична, но с признаци на шевронна структура. Това е така наречената наклонена киботактическа нематична фаза. Когато молекулите на краун етери взаимодействат с азометинови фрагменти в заместителите, няма водородни връзки и в резултат на това при топенето на кристалната решетка се образува класическата нематична фаза. Поради водородните връзки структурата става по-консервативна и този фактор може да се използва за стабилизиране на слоевите структури, образувани от LB технологията. Образуване на монослоеве и структура на LB филми. Изотермите, получени по време на образуването на монослоеве на Langmuir, базирани на молекули на дизаместени краун етери -A, могат да се различават по формата и началото на нарастване на налягането. Разликата в техния ход, както се оказа, зависи не само от степента на покритие или концентрацията на разтворените молекули, но и до решаваща степен от температурата на подфазата. Установено е, че при температури под 17 -А изотермите имат характерна гърбица или плато, чието положение не е строго фиксирано както по площ, така и по повърхностно налягане. Наличието на гърбица (или плато) на изотермите -A на краун етерите обикновено се свързва с фазов преход от течно-разширено към кондензирано състояние, въпреки че няма еднозначно мнение за механизма на фазовия преход. Видът на фазовия преход се определя от кинетични ограничения - с намаляване на степента на компресия или намаляване на дължината на заместителите, гърбът се превръща в плато. С повишаване на температурата гърбът (или платото) се изражда и, започвайки от 23C, той вече не се наблюдава, фиг. 6. Като се вземат предвид всички наблюдавани особености на поведението на изотермите -A, механизмът на структурните трансформации в плаващия слой може да се обясни по следния начин. Молекулите на краун етер са склонни да се агрегират, но това може да бъде възпрепятствано от молекули на разтворителя, държани от молекули на краун етер. Съотношението на агрегираните и неагрегираните молекули в образувания слой ще определи позицията на гърбината или платото (фазов преход) върху изотермата. При достигане на определено налягане (в зависимост от температурата), молекулите на разтворителя се изстискват от монослоя и се задейства механизмът на агрегация на плоско лежащите молекули на краун етер. Тази интерпретация се подкрепя и от факта, че по време на вторичното компресиране на разширения монослой се получава само гладка изотерма, тъй като образуваните агрегати вече не се разпадат. При повишена температура (23-24 ° C) разтворителят започва да напуска водната повърхност още в началния етап на образуване на монослой и в резултат на това се получава гладка изотерма. В зависимост от конформационната твърдост на краун етерите по време на фазовия преход, молекулите или променят пространствената си ориентация, като се блъскат една в друга с последващо обръщане на ръба (твърда корона-6), или се усукват в областта на короната, поради което плътен контакт на съседни молекули по време на образуването на агрегат, реализиран с надлъжно изместване една спрямо друга (гъвкава корона-8). Това е отговорно за разликата в структурата на образуваните монослоеве и, като следствие, в структурата на LB филмите, получени на тяхна основа. Според рентгеновите данни те имат съответно или квази-двумерна структура с еднослойна периодичност, или несъизмерима двуслойна структура с вътрешно припокриване на молекули. Ориз. 6. -А изотерми на корона-6-а10: Фиг. 7. Опаковка на молекули crown-8-e12 в LB филм, а - 0,5 mg/ml; 1,7 ml / m2; 17оС, електронна плътност (z), опитен (1) b - 0,5 mg / ml; 1,7 ml / m2; 24оС, а изчислената (2) интензивност на разсейване в - 0,25 mg / ml; 2,14 ml / m2; 17oC. многослойна структура за LB филми Когато LB филмите се образуват от плаващи слоеве от дизаместени краун етери, структурата на заместителите може да има значителен ефект върху стабилността на тяхната структура. Например, в структурата на LB филми от краун етери с азометинови групи в заместители възниква значително припокриване на крайните фрагменти от молекули в съседни слоеве, което не позволява да се разглежда такава структура като квази-двуизмерна. Този структурен елемент е характерен за кристалната фаза. Когато заместителите съдържат енаминокетонови групи, структурата на LB филмите остава или квази-двуизмерна, подобна на смектична структура с еднослойна (корона-6e-n), или несъизмерима двуслойна (корона-8e-n, виж фиг. . 7) честота. Очевидно взаимодействието на активни енаминокетонови групи на съседни молекули в слоеве директно или чрез хлороформна молекула с образуването на водородни връзки прави квази-двумерната структура по-стабилна по отношение на кристализация. Изследването на поведението на молекулите на краун етер в плаващи слоеве заедно със соли на мастни киселини и фулерен С60 е проведено с цел създаване на филмови структури с пространствено локализирани наномащабни проводими елементи. Изотермите на плаващи слоеве на базата на смеси от корона-8-e12 или с калиев ундециленат (CA), или с натриев лауринат (LN) в съотношение 1: се различават от изотермата на чиста корона-8-e12 по изместването на фазата преход (под формата на гърбица) от течно-разширено към течно кондензирано състояние в областта на големи площи на молекула, което показва образуването на комплекси. Тяхното поведение в монослой е много подобно на поведението на молекулите на твърдия краун етер, тъй като короната на краун етер губи своята конформационна подвижност по време на образуването на комплекс. Вторият фазов преход (под формата на плато или инфлексия), свързан с преориентацията на фрагменти от образувания комплекс в плаващия слой, подобно на първия (под формата на гърбица), зависи от температурата, но в по-малка степен . При 24 ° C дължината на платото само намалява и се измества в областта на по-малки площи на молекула, докато гърбицата изчезва напълно. Според данните от рентгеновия експеримент, LB филмът на FE-UC комплекса, отложен от кондензираната фаза, има квази-двуизмерна структура с еднослойна периодичност (централните части на FE молекулите са склонни към ръба, няма припокриване на крайните фрагменти). В кухината на коронния етер (донор) има два йона (K +), а киселинните остатъци са вградени в слоевете и са ориентирани успоредно на заместителите, фиг. 7. Отчитането на редовното включване на молекули на разтворителя в структурата на модела води до намаляване на R-фактора от 0,038 до 0,024. Структурата на LB филма, базиран на комплекса, образуван от корона-8-e12 с LN, се различава в подреждането на киселинните остатъци (не по протежение на, а напречно на заместителите). LB филмите от комплексите KE-UK и KE-LN са квази-двуизмерни и не кристализират. Отделен слой от филма може да се разглежда като сандвич структура, състояща се от проводящ слой, съдържащ проводими канали, образувани от FE корони и диелектрични слоеве, образувани от FE заместители. Като цяло филмът е пакет от такива сандвичи, който може да служи като прототип за наномащабен многожилен кабел с изолирани проводници, фиг. осем. Краун етери също са използвани за потискане на агрегацията на С60 фулерен, който е склонен към образуване на триизмерни агрегати, което прави много проблематично образуването на монослоеве на Лангмюър и редовни слоести структури само на негова основа. Използването на незаместен краун етер като комплексообразуващ агент, способен да образува стабилен монослой, въпреки липсата на хидрофобен хидрофилен баланс, е препоръчително да се увеличи площта на повърхността на подфазата, която пристига в кухините на макроциклите и следователно , вероятността от навлизане на фулеренови молекули в тях. Важна характеристика на изотермите -A, получени при изследването на структурните трансформации в плаващи слоеве DB18C6 и C60 (със съотношение 2: 1), трябва да включва факта, че началото на нарастване на налягането съответства на площ, значително надвишаваща максималната площ на условна молекула, което показва липсата на агрегиране на молекули С60 в началния етап на образуване на монослой. Структурните трансформации в монослой, водещи до образуване на комплекси от тип сандвич, са показани на фиг. 9. Лек хистерезис по време на предната и обратната изотерми също показва, че агрегацията на C60 е до голяма степен потисната, тъй като комплексът от краун етер - фулерен се образува поради стерични пречки и се разлага по време на декомпресия. Ориз. 9. -А изотерми и диаграма на структурата Фиг. 10. Структурен модел и проекция на тур трансформации в слоя с плаваща електронна плътност, експериментален слой на базата на DB18K6 и C60. изчислена (1) и изчислена (2) дифракция Фиг. 11. Структура на модела и AFM изображение на LB филм на базата на комплекси, образувани от DB18C6 и C60 молекули. Данните от рентгенова дифракция с малък ъгъл (фиг. 10) и AFM изследвания (фиг. 11) на LB филм, сглобен от хетеромолекулни DB18C6 и C60 монослоеве, показват, че подобният на сандвич комплекс е основният елемент в структурата на слоя. В този случай структурата е такава, че C контактува един с друг, образувайки вериги, които не излизат извън границите на отделен слой. Трябва да се отбележи, че получените LB филми (както и филми на базата на комплексите FE-UK и FE-LN) са едноосни и нямат макроскопска ориентация в равнината на слоевете. Глава 6.Ето резултатите от структурните изследвания на насипни проби и LB филми на мезогенни комплекси от лантаниди, които привличат вниманието както със своите магнитни свойства (силни органични парамагнети), така и със значително по-ниски (в сравнение с комплекси, съдържащи аниони от различно естество) температури на фазов преход, маса. 2. Основното внимание беше обърнато на температурното поведение на структурните параметри на обемните фази на комплексите по време на ориентация от магнитно (или електрическо) поле, установяване на корелация между структурата на тези фази и структурата на LB филмите формирани на базата на комплексите, и възможността за използване на тези комплекси за създаване на двуосни филмови текстури. Структурни формули на лантанидни комплекси и тяхната магнитна анизотропия Dy [X] 2 SO4-C12H25 C12H25-O-C6H3 (OH) -C = N-C18H37 - Ho [Ho (LH) 3] [X] 3 SO4-C12H29- C14H - С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37 - Tb [X] 3 SO4-C12H25 С14Н29-О-С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37 - Обемните проби бяха ориентирани в рентгенова магнитна камера с поле от 1,2 T както при бързо (1 град/мин), така и при бавно (0, град/мин) охлаждане от изотропната фаза. Рентгеновата фотография на ориентирани проби се извършва in situ по време на цикъл на нагряване в диапазона от стайна температура до точката на изчистване. Изследваните комплекси образуват две (SmF и SmC) или три (SmB, SmF и SmC) смектични фази. В комплекси с по-къси лиганди (комплекси Dy и ErI) фазата на SmB не се наблюдава, очевидно поради факта, че температурата на фазовия преход SmF-SmB за тях е по-ниска от температурата на встъкляване. Характеристика на ориентираните проби е слабата ориентация като цяло с достатъчно висока степен на ориентация на самата структура на слоя (S = 0,8). В този случай, както се вижда от дифракционните изчисления от моделите, молекулите на комплексите имат удължена конформация, но във фазата SmC има тенденция към леко припокриване на крайните фрагменти на лигандите в съседни слоеве. Поведението на дифракционните параметри на комплексите по време на фазови преходи силно зависи както от тяхната молекулярна структура, така и от тяхната предистория - от скоростта на охлаждане на пробите по време на ориентация от полето и от естеството на полето (електрическо или магнитно). Скоростта на охлаждане в магнитно поле влияе на температурата на фазов преход SmF-SmC. Въпреки това, докато изместването на фазовия преход, наблюдавано в комплекса Ho към по-ниска температура при по-висока скорост на охлаждане, може да се обясни с ефекта на преохлаждането, тогава в комплекса Dy това изместване настъпва към по-висока температура. Друг необичаен факт за този комплекс, ориентиран към бавно охлаждане в магнитно поле, е значителното температурно изместване на характерните промени в ширината на малоъгълните и широкоъгълните отражения (фиг. 12). Тоест, диспрозиевият комплекс се държи като двуфазна система: централните части на комплекса, които образуват слоевете, са една фаза, а опашките на лиганда, които образуват един вид междинни слоеве между слоевете, са друга фаза. Освен това двуфазността се проявява като ефект на магнитно поле, при който централната част на комплекса (парамагнет с отрицателна магнитна анизотропия) и опашките на лиганда (с положителна диамагнитна анизотропия) трябва да бъдат ориентирани по различен начин. При бързо охлаждане в полето ефектът не се наблюдава, тъй като в този случай сложната молекула се държи като едно цяло. В случай на ербиеви комплекси с положителна магнитна анизотропия (Таблица 2), характерните промени в ширината на отраженията по време на фазовия преход настъпват синхронно, както в еднофазна система, тъй като няма конфликт, свързан с ориентацията на централната част от комплексните и периферни лигандни групи в магнитно поле (фиг. 12). Ориз. 12 Температурни зависимости на полуширините на широкоъгълния () и малоъгълния () максимум на Dy (вляво) и ErII (вдясно) комплекси. Ориентация с бавно (,) и бързо (,) охлаждане в магнитно поле от 1,2 T. Когато комплексът Dy е ориентиран от постоянно електрическо поле във фазата SmC, има тенденция към забележимо намаляване на периода на слоя, а в нискотемпературната фаза периодът на слоя съвпада с молекулата на срязване, както във фазата на SmB. В този случай не се наблюдават забележими промени в ширината на малкоъгълните отражения по време на фазовия преход, а ширината на широкоъгълните отражения продължава да нараства значително след фазовия преход. Причината е в механизма за ориентация. В постоянно електрическо поле, молекулите на комплекса с положителна диелектрична анизотропия са склонни да се ориентират успоредно на полето. Във фазата SmC, поради значително повишената проводимост, която е максимална по протежение на слоевете, се наблюдава тенденция те да се въртят по протежение на полето. Ориентационният конфликт води до увеличаване на наклона на молекулите в слоя. Рентгеновата снимка на комплексите при охлаждане до –15оС показа, че те не кристализират, а запазват смектична структура със структурирани слоеве (SmF или SmB) в витрифицирано състояние. Въз основа на този факт може да се очаква, че многослойната структура на LB филмите ще бъде консервативна в същата степен. И изотермите, получени по време на образуването на слоеве Langmuir на базата на лантанидни комплекси, са от същия тип, фиг. 13. Характеризират се с нулево начално налягане и имат редица изкривявания, показващи сложния характер на структурните и фазови трансформации в плаващия слой, причинени от промяна в конформацията на комплексите, която преминава от удължена (в течно-разширена фаза ) до много силно извита (в кондензирана фаза). Първото плато на изотермата съответства на трансформацията на кондензирания монослой в бислой, а второто - на структурни трансформации, свързани с промяна в конформацията на комплексите в горния слой на двуслойната структура от отново огъната в удължена (в в този случай молекулите стоят на опашки). Повишаването на температурата на подфазата или скоростта на компресия на монослоя води до дегенерация на платото и изместване на фазовите преходи към големи площи на молекула. В тези случаи плаващият слой става по-малко стабилен поради по-голямата хетерогенност. Последващите изследвания на LB филми на базата на комплексите показаха, че тяхната структура зависи от налягането на отлагане, табл. 3. При ниски налягания на пренос (до плато) се образуват смектоподобни структури с по-кратък период (по-голям наклон на молекулите), отколкото при по-високи налягания (над първото плато), когато структурата на LB филма е много близо до структурата на нискотемпературен смектик в насипна проба. При налягания над второто плато в плаващия слой могат да съществуват структури от различен тип поради неговата нехомогенност, табл. 3. Способността на течнокристалната структура да реагира на магнитно поле е използвана за създаване на макроскопски по-подредени тънки филми от лантанидни комплекси, отколкото се предлага от стандартната LB технология. Когато в образуването на плаващ слой се включи магнитно поле (фиг. 11), става възможно да се получат филмови структури с двуосна текстура. Проектираната магнитна приставка ви позволява да създадете поле с индукция B = 0,05 T (H = 4 · 104 A / m). Както показва изчислението на критичното поле на Фредерикс (Hc = 2 · 102 A / m), това е достатъчно за ориентацията на мезогенните комплекси върху повърхността на подфазата. Трансферно налягане и структурни данни за LB филми от комплекса Dy. Рефлекс d, I, отн. единици Рефлекс d, I, отн. единици Рефлекс d, I, отн. единици Когато слоевете на Langmuir се формират на базата на комплекси в присъствието на магнитно поле, на изотермите се появяват редица характерни разлики, фиг. 15. Това е по-късен старт на повишаването на налягането в първоначалната фиг. 14. Конфигурация на магнитното поле на фиг. 15. -A изотерми на Tb комплекса, проекции върху LB равнината на банята. 1 - страните на ваната, получени по време на образуването на монослоеве, 2 - преграда, 3 - плоча без поле (а) и в присъствието на магнитен етап на образуване на монослой, намаляване на дължината на участък 1-2, съответстващ на газовата фаза на монослоя, по-бързо нарастване на налягането след прехода към течно-разширена фаза (участък 2-3), изместване към по-малки области на характерни завои или плата на изотермите в кондензирания състояние (участък 3-4 на изотермата съответства на 1-ва кондензирана фаза, а 4-5 съответства на етапа на образуване на двуслой). Тук се появява ефектът от подреждането на молекулите в полето – опаковката става по-плътна. Ефектът на магнитното поле се проявява и в структурата на LB филмите. По този начин, във филмите от Dy и Tb комплекси, получени при ниско (6 mN / m) налягане, периодите на междинния слой забележимо се увеличават и стават равни на периода на филмите, получени при високо (19 mN / m) налягане. В същото време експериментът с електронна дифракция показва появата на текстура в равнината на филма, фиг. 16-б. Въпреки това, биаксиален филм може да се получи само чрез нанасяне на монослоеве при относително ниско налягане (mN / m). Причината се крие в конформационната релаксация на молекулите. При високо налягане молекулите на комплекса в монослой се огъват силно и при отделяне от водната повърхност се изправят с разрушаване на зададената от полето азимутална ориентация. При ниски налягания молекулите са слабо огънати и конформационната релаксация не е толкова катастрофална за азимуталната ориентация. Двуосна текстура във филма може също да се получи с помощта на ефекта гост-домакин. Ситуацията, когато гостуващите молекули на етапа на образуване на плаващ монослой в присъствието на магнитно поле бяха ориентирани от молекулите на комплекса, беше реализирана за получаване на ултратънки филми с планарна анизотропия в различни системи. По този начин, на базата на хетеромолекулни плаващи слоеве от комплекса ErII - тетразаместен порфиринов смес с моларна концентрация 1: 2,4, са получени съответно оптически анизотропни LB филми с достатъчно висока анизотропия (степен на ориентация S = 0,84). В тази система молекулите на комплекса са били ориентирани не от отделни молекули на порфирина, а от техните агрегати, както показва появата на плато в началната област на изотермата -A, която иначе е много подобна на изотермата на ErII комплекс. За създаване на LB филми с дадена анизотропия на планарната проводимост беше използвана тройната система краун етер - натриев лауринат - тербиев комплекс (моларното съотношение варира съответно от 1: 2: 1 до 100: 200: 1). Съвместимостта на всички молекули в общата структура се основава на факта, че сместа от краун етер - натриев лауринат и тербиевия комплекс (проучен по-рано) образува наклонени квази-www.sp-department.ru двуизмерни слоеви структури с не много различни периоди във филма LB. Отрицателната магнитна анизотропия на молекулите на тербиевия комплекс води до факта, че молекулите в плаващия слой са ориентирани перпендикулярно на магнитното поле, принуждавайки анизометричните молекули на краун етер да се ориентират по същия начин. Ориентацията на проводящите канали в този случай трябва да осигури максимална електрическа проводимост в посока, успоредна на линиите на магнитното поле. За да могат йонопроводящите канали в LB филма да бъдат ориентирани по протежение на слоя, молекулите на краун етер (техните генератори) трябва да бъдат наклонени към ръба, което съответства на структурните модели, установени при изследването на филми на основата на краун етери и смес от краун етер - натриев лауринат. При пренасянето на монослой върху твърд субстрат се запазва азимуталната ориентация на проводящите канали, което се потвърждава не само електронно, но и чрез директни измервания на равнинната проводимост на LB филмите в различни посоки (фиг. 17). Подобни резултати са получени за LB филми, базирани на тройната система, двузаместен DB24crown8 - фулерен C60 - тербиев комплекс. Ориз. 17. Конфигурация на електродите и електропроводимост (G) на LB филма на сместа краун етер - натриев лауринат - тербиев комплекс с различни моларни съотношения на компонентите по протежение (посока А) и напречно (посока В) на магнитното поле. Go е проводимостта на чист субстрат. Анизотропията на равнинната проводимост на филма се увеличава с намаляване на концентрацията на тербиевите комплексни молекули в сместа, фиг. 17. Това се дължи на намаляването на смущаващия ефект на тези молекули върху структурата на проводящите канали. В същото време, гигантските магнитни моменти на молекулите на тербиевия комплекс, дори в случай на тяхната относително ниска концентрация, позволяват да се ориентира структурата на домейна, образувана от молекулите на краун етер - натриев лауринат или краун етер - С60 комплекси. Основни резултатии изводи 1. Показано е, че в структури с полярна симетрия, образувани от мезогенни акрилати, компенсирането на диполните моменти може да се случи не само на ниво отделни молекули, но и при образуването на димери от полярните молекули. Наличието на хирален фрагмент стерично предотвратява компенсирането на диполните моменти на връзките както в молекулата, така и в молекулярната опаковка. Добавянето на групата C = O към опашката на молекулата променя естеството на молекулярната опаковка; поради дипол-диполното взаимодействие, структурата става по-консервативна по отношение на азимуталното разстройство (което обяснява образуването на полярния Cr- H * фаза) и фазово разделяне (в LC смеси от хирални и ахирални акрилати). Увеличаването на дължината на ахиралния компонент в смесите води до образуването на нормален смектик с припокриващи се молекули в съседни слоеве. Голямата азимутална разстройка е важен фактор, предотвратяващ образуването на полярни слоеве в тези фази. 2. Установено е, че хомополимерите и съполимерите, получени на базата на хирални и ахирални акрилати и техните смеси образуват смектични структури с полярни бислоеве. Разпределението на хиралните и ахиралните компоненти в двуслойните слоеве зависи от техните концентрационни съотношения в съполимера. При различни дължини на хиралните и ахиралните компоненти в съполимера и тяхното неравномерно съотношение в слоевете на двуслоя се наблюдават характерни структурни промени вътре в смектични фази от един и същи тип (случай на вид микрофазово разделяне). Стъпката на хеликоидната структура се увеличава при преминаване от същото към неравномерно съотношение на хиралните и ахиралните компоненти в двуслойните слоеве. При ниска концентрация на хиралния компонент се наблюдава шевронна структура (за CPL1-325). Начинът, по който съполимерите са ориентирани, има забележим ефект върху тяхната структура. Когато се ориентира с постоянно електрическо поле до 1106 V / m, хеликоидалната структура остава неусукана, степента на ориентация на структурата на слоя е по-висока от тази в магнитно поле. В случай на магнитна ориентация степента на ориентация на страничните групи на съполимера и тяхното транслационно подреждане са по-високи. 3. Доказано е, че при едно и също съотношение на хирални и ахирални компоненти в съполимера, енергийната разлика между полярното и неполярното състояние е минимална, което може да улесни поляризацията на пробата в електрическо поле (което трябва да бъде значително по-високо над 1106 V / m). 4. Показано е, че причината за рентгеноаморфната структура на LB филма, образуван от молекулите на гребеноподобния полимер, е ограничената гъвкавост на основната верига, което води до образуването на хлабав и негладък плаващ слой на повърхността на водата. Чрез използване на дистанционни монослоеве, образувани например на базата на оловен стеарат, е възможно да се разграничат отделните слоеве в LB филма и рентгенографски да се види правилната многослойна структура. 5. Установено е, че паразаместените бифенили образуват монослоеве, които са по-плътни и по-устойчиви на колапс от фенилбензоатите. Увеличаването на концентрацията на бифениловия компонент в плаващи монослоеве на смеси също повишава тяхната стабилност. Структурата на опашния фрагмент от молекули най-силно влияе върху плътността и стабилността на монослоевете: наличието на карбонилна група в опашката и увеличаването на нейната дължина води до увеличаване на плътността и стабилността на монослоевете и бифенилите и фенилбензоатите. 6. Доказано е, че с помощта на LB технологията могат да се образуват правилни полярни филми от мезогенни паразаместени бифенили и техните смеси с фенилбензоати. В този случай се разкрива наличието на известна корелация в структурата на LB филмите и структурата на обемните фази на изследваните съединения. Стабилизирането на квази-двумерната структура на LB филмите чрез UV полимеризация е възможно само при липса на скрининг на C = C връзките от крайните фрагменти на молекулите. 7. Установено е, че UV полимеризацията на хомо- и хетеромолекулните плаващи монослоеве, като правило, е придружена от тяхното свиване и води до повишаване на стабилността. Въпреки това, в случай на голям наклон на молекулите в монослоя, страничните групи на полимера, образувани след UV облъчване, падат върху повърхността на водата и монослоят започва да се срива почти едновременно с началото на движението на компресионната бариера . Теоретична физика РЕЗЮМЕ на дисертацията за степен на кандидат физико-математически науки Новосибирск - 2011 г. Работата е извършена в Новосибирския държавен технически университет към катедрата по приложна и теоретична физика на физиката и технологиите ... " «Аткарская Агата Сергеевна Изоморфизми на линейни групи над асоциативни пръстени Специалност 01.01.06 Математическа логика, алгебра и теория на числата РЕЗЮМЕ на дисертацията за научна степен кандидат физико-математически науки Москва 2014 г. Работата е извършена в катедра „Висшия факултет“ по механика и математика, FSBEI HPE" Московски държавен университет на името на М. В. Ломоносов "...." „Пономарев Иван Викторович СТРУКТУРИ ЗА ДЕТЕКТОРИ НА ЙОНИЗИРАЩИ ИЗЛЪЧЕНИЯ НА ОСНОВА ЕПИТАКСИАЛЕН АРСЕНИД ГАЛИЕВ специалност 01.04.10 - физика на полупроводниците РЕЗЮМЕ на дисертация за степен кандидат на физико-математическите науки, доктор по физика и физика на Томския държавен университет, Томски държавен университет. Технология..." «МИРОНОВ ГЕНАДИЙ ИВАНОВИЧ ТЕОРИЯ НА ДВИЗМЕРНИ И НАНОМАЩАБНИ СИСТЕМИ СЪС СИЛНИ КОРЕЛАЦИИ В МОДЕЛА НА ХЪБАРД 04/01/02 - теоретична физика Реферат на дисертацията за научна степен доктор на физико-математическите науки. Работата е извършена Казан -2 в катедрата по теоретична физика в Казанския държавен университет В И. Улянова-Ленина Научен консултант: доктор на физико-математическите науки, професор Борис Иванович Кочелаев Официални опоненти: ... " „АРБУЗОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Теория и методи за анализ на диелектричните спектри, описани с дробно-степенни изрази с реални и комплексно-спрегнати показатели Специалност: 01.04.02 - теоретична физика РЕЗЮМЕ на дисертацията за степен кандидат на физико-математическите науки Казан - 20 физика на държавната образователна институция за висше професионално образование Казан ... " „МУТИНА Албина Ришатовна В.Н.УТРИН Е ГРАДИ EN ВИ МАГНИТНИ ПОЛЕТА В ПОРИТА НА ВАШИТЕ СРЕДИ: E KSPERIM EN TALNO E ISSL EEDOVANI E Специалност 01.04.07 – Физика на кондензираната материя Реферат на дисертацията на дисертация за физична и тематична степен науки Казан 2007 г. в катедрата по молекулярна физика ... " „Дисертация за степен кандидат на физико-математическите науки Томск 2007 г. Работата е извършена в катедрата по квантова теория на полето на Томския държавен университет. Научни съветници: доктор на физико-математическите науки, професор Семн Леонидович ... " „Селиванов Никита Иванович Влияние на междумолекулните взаимодействия върху фотопроцесите на заместено акридин, кумарин и нилско червено в разтвори и тънки филми 02.00.04 - физикохимия Реферат на дисертацията за степен кандидат на химическите науки Томск - 2011 г. Работата е извършена в Катедрата по физична и колоидна химия на Химическия факултет и в лабораторията по фотофизика и фотохимия на молекулите на Томския държавен университет Научен ръководител: кандидат ... " «Плешински Иля Николаевич Предефинирани гранични задачи и задачи на спрежение за уравнението на Хелмхолц и системата от уравнения на Максуел 01.01.02 - диференциални уравнения Автореферат на дисертацията за степен кандидат на физико-математическите науки Казан - 2007 г. Работата е извършена в държавната образователна институция за висше професионално образование Казански държавен университет на име ... В И. Улянова-Ленин доктор на физико-математическите науки, ... " Руслан Магомедтахирович Гадиров Експериментално и квантово-химично изследване на фотопроцеси в заместен кумарин 02.00.04 - физическа химия Реферат на дисертацията за степен кандидат на химическите науки Томск - 2007 Държавно висше професионално учебно заведение Томски държавен университет ... " „КРУТИКОВА Алла Александровна СПЕКТРАЛЕН АНАЛИЗ НА КОМПОЗИТНИ МАТЕРИАЛИ НА ОСНОВА НА НАНОКРИСТАЛЕН СИЛИЦИЙ Специалност: 02.00.02 - Аналитична химия РЕЗЮМЕ на дисертацията за научна степен кандидат на химическите науки Москва – 2007 г. в катедра по химия, катедра „Ан. на науките на Московската държава. М.В. Ломоносов Научен ръководител: доктор на химическите науки, професор Анатолий А. Ищенко Официален ... " „Лопухова Светлана Владимировна АСИМПТОТИЧНИ И ЧИСЛЕНИ МЕТОДИ ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА СПЕЦИАЛНИ ПОТОЦИ ОТ ЕДИННИ СЪБИТИЯ 05.13.18 Математическо моделиране, числени методи и програмни комплекси Реферат на дисертацията за степен кандидат на физико-математически – математически науки, катедра Томск2008 работа на катедрата и кибернетика GOU VPO Tomsk State University Scientific ... " "Wang Qingsheng РАЗРАБОТВАНЕ НА НАНОСТРУКТУРИРАН КАТОДЕН МАТЕРИАЛ НА ОСНОВА Li2FeSiO4 ЗА ЛИТИЕВО-ЙОННИ БАТЕРИИ Специалност 05.16.01 - Металургия и термична обработка на метали и сплави РЕЗЮМЕ на дисертацията за степен на кандидат технически науки 2 - 14 в Санкт Петербург. образование Санкт Петербургска държавна политехника ... " “ЛУНЕВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ ИЗСЛЕДВАНЕ НА СТРУКТУРАТА И ДИПОЛНАТА ПОДВИЖНОСТ НА ВОДОРОДНОСВЪРЗАНИ РАЗТВОРИ ПО МЕТОДА НА ВРЕМЕННАТА ДИЕЛЕКТРИЧНА СПЕКТРОСКОПИЯ Специалност 01.04.03 г. - Радиофизически дисертационен реферат на кандидат-физика на Казанския университет. Кандидат на физико-математическите науки, Научен ръководител: доцент Ю.А. Гусев; кандидат..." „КВАДРАТНИ ФОРМУЛИ ХАЗИРИШИ ЕНВЕР ОСМАНОВИЧ ЗА СИНГУЛАРНИ ИНТЕГРАЛИ И ДИРЕКТНИ МЕТОДИ ЗА РЕШАВАНЕ НА СПЕЦИАЛНИ ИНТЕГРАЛНИ УРАВНЕНИЯ Специалност 01.01.01 - математически анализ Автореферат на дисертация за степента на кандидат по физика и физика на Университета по математика и физика. , професор Габдулхаев Билсур Габдулхаевич ... " „Шомполова Олга Игоревна Оптимално управление на линейни системи с неправилни смесени ограничения и определяне на геометрията на оптималната траектория Специалност 05.13.01 – Системен анализ, управление и обработка на информация (индустрия) РЕЗЮМЕ на дисертацията за степен на кандидат физико-математически науки Москва - 2012 г. РАБОТА, ИЗВЪРШЕНА В ФЕДЕРАЛНАТА ДЪРЖАВНА БЮДЖЕТНА ИНСТИТУЦИЯ НА НАУЧНИЯ КОМПЮТЪРЕН ЦЕНТЪР IM. А.А. ДОРОДНИЦИНА РУСКА ... " «UDC 517.917 БИКОВА ТАТЬЯНА СЕРГЕЕВНА ЛЯПУНОВСКАЯ РЕДУКЦИЯ НА ЛИНЕЙНА СИСТЕМА С ЕФЕКТ 01.01.02 Диференциални уравнения РЕЗЮМЕ на дисертацията за степен кандидат на физико-математическите науки в Ижевския държавен университет в Ижевска 2005. Научен съветник: доктор на физико-математическите науки, професор Евгений Леонидович Тонков Официални опоненти: доктор на физико-математическите науки, професор ... " “Гарнаева Гюзел Илдаровна ОПТИЧНИ ПРЕХОДНИ ЕФЕКТИ В НЕЧИСТИ КРИСТАЛИ ПРИ НАСЪСТВИЕ НА ВЪНШНИ НЕХОМОГЕННИ ЕЛЕКТРОМАГНИТНИ ПОЛЕТА Специалност 01.04.05 - оптика РЕЗЮМЕ на общата дисертация за степен кандидат на физическите науки и висши учебни заведения на Казан. ." “Кутузов Александър Сергеевич МАГНИТНИ СВОЙСТВА И КИНЕТИКА НА СПИНОВАТА НА КОНДО-РЕШЕТКИ И СВЪРПРВОДАЩИ ДОБРИ С ИТЕРБИЕВИ ЙОНИ 01.04.02 - Теоретична физика Реферат на дисертацията за степен кандидат на Казанския държавен университет им. В И. Улянов-Ленин. Научен съветник: доктор на физико-математическите науки, професор Кочелаев Борис Иванович Официален ... " Методът за образуване на моно- и мултимолекулярни филми е разработен от Ървинг Лангмюър и неговата ученичка Катарина Блоджет през 30-те години на миналия век. В момента тази технология, наречена метод на Langmuir-Blodgett, се използва активно в производството на съвременни електронни устройства. Основната идея на метода е образуването на мономолекулен слой от амфифилно вещество върху повърхността на водата и последващото му прехвърляне върху твърд субстрат. Във водната фаза молекулите на амфифилното вещество са разположени на границата въздух-вода. За да се образува повърхностен мономолекулен слой, повърхностният слой се компресира с помощта на специални бутала (виж фиг. 1). При последователно изотермично компресиране се променя структурата на мономолекулния филм, който преминава през редица двуизмерни състояния, условно наречени състояния на газ, течен кристал и твърд кристал (виж фиг. 2). По този начин, знаейки фазовата диаграма на филма, човек може да контролира неговата структура и свързаните физикохимични свойства. Прехвърлянето на филма върху твърда подложка се извършва чрез потапяне в разтвор и последващо отстраняване на плосък субстрат от него, върху който се образува повърхностен филм. Процесът на пренос на мономолекулен филм може да се повтаря многократно, като по този начин се получават различни мултимолекулни слоеве. 
Историята на откриването на филма на Лангмюър
Видове филми на Лангмюър
Структура на мезогените в насипни проби и филми на Langmuir-blogett
АЛЕКСАНДРОВ АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ
СТРУКТУРА НА МЕЗОГЕНИТЕ В ОБЕМНИ ПРОБИ
И LENGMUIR BLOGETT FILMS
в противен случайфилми на Langmuir-Blodgett; Метод на Langmuir-Blodgett(англ. съкр., LB) - технология за получаване на моно- и мултимолекулни филми чрез пренасяне върху твърди филми на Langmuir (монослоеве от съединения, образувани върху повърхността на течност).
Описание
Илюстрации
Автори
Източник
