Langmuir блог -фильмдері ұйымдасқан құрылымдардың моделі ретінде. Langmuir-blogett технологиясы. Фильмдерді шығаруға арналған қондырғылар
Амфифилді заттар
Амфифилдер - химиялық заттаргидрофильді және гидрофобты бөліктері бар. Олар әдетте суда ерімейді. Гидрофобты топ - CH 3 (CH 2) n (n> 4) тәрізді тізбегі бар көмірсутектердің үлкен бөлігі. Гидрофильді топ анионды карбоксилаттардан (RCO 2 -), сульфаттардан (RSO 4 -), сульфонаттардан (RSO 3 -) және катионды аминдерден (RNH 3 +) тұруы мүмкін. Глицерин, DPPC фосфолипидтері және т.б сияқты цвиттерионды гидрофильді топтар бар. Сонымен қатар, бірнеше гидрофильді және гидрофобты топтары бар молекулалар бар, мысалы, ақуыздар мен ферменттер. Төменде ауа-су интерфейсіндегі әдеттегі амфифилдердің мысалы келтірілген.
Лангмюр бір қабатты
Лангмюр моноқабаты - бұл су субфазасына таралған, ерімейтін органикалық материалдың бір молекуласының қалың қабаты. Мономолекулалық қабаттар жақсы зерттелген және сұйық фазаға бір қабатты қолданғанда пайда болатын Лэнгмюр Блоджетт пленкаларын (LB пленкалары) қалыптастыру үшін қолданылады.
Гиббс бір қабатты
Гиббс бір қабатты жартылай еритін амфифил. Ол Лангмюирдің бір қабатынан ерігіштігімен ғана ерекшеленеді. Лангмюр моноқабатын қалыптастыру үшін қолданылатын заттар ерімейді, сондықтан молекулалар ауа-су шекарасында орналасады. Гиббс бір қабатты қабатында молекула судың үстінен «секіреді». Алайда, бұл бір қабатты арасында қатаң бөлу сызығы жоқ, өйткені мүлдем ерімейтін заттар табиғатта өте сирек кездеседі. Бұл екі қабатты бөлу тек эксперименттік шкаланың көмегімен су тереңдігінде мүмкін.
Лангмюр-Блоджетт фильмдері
Langmuir молекулалық пленкасында қатты субстратты сұйықтыққа батыру арқылы сұйықтық бетіне түсетін амфифилдің бір немесе бірнеше моноқабаттары бар. Әрбір жаңа моноқабат қалыңдығының өте дәл мәндері бар молекулалық қабықшаларды түзуге мүмкіндік беретін әрбір жаңа түсіру мен экстракция кезінде қолданылады. Моноқабаттар әдетте полярлы молекулалардан тұрады - гидрофильді бас пен гидрофобты құйрық (мысалы: май қышқылдары).
Бұл құбылысты 1918 жылы Лангмюр мен Кэтрин Блоджетт ашты, содан кейін 16 жылдан кейін экспериментті қайталау қабаттасуға әкелетіні анықталды.
Төменде тік көтеру әдісімен шығарылатын Langmuir пленкаларының 3 түрі берілген.
Сонымен қатар, Шеффер көлденең көтеру әдісі де бар. Мұнда шұңқыр көлденеңінен сұйықтыққа түседі, пленканы көтеру үшін бір қабатты тиіп, көлденең жылжиды. Бұл жағдайда ағын гидрофобты болуы керек.
Жоғарыда Шефферді көтеру әдісінің схемасы берілген.
Беттік қысым p ретінде анықталады p = S 0 - S f, мұнда S 0 және S f - беттік керілутаза ауа мен судың интерфейсі және оған таралған материалмен қосалқы фаза. Бұл іс жүзінде ауа-су шекарасына басқа молекуланың қосылуынан судың беткі кернеуінің өзгеруі.
Изотермалық қысым (TT) - аймақ (A)
Изотерма беттің қысымы мен белгіленген температурадағы молекуланың ауданынан тұрады. Иілу мен иілу фазалық ауысуларды көрсетеді.
Изотермасы бар суретте сығылу қабілетімен ерекшеленетін әр түрлі аймақтарды байқауға болады. Біріншіден, төмен қысымда молекулалар газ фазасында (G) болады. Содан кейін қысымның жоғарылауымен сұйықтықтың пайда болу аймағы (LE) пайда болады. Қысымның одан да жоғарылауымен сұйық конденсат бөлімі пайда болады. Әрі қарай, қысымның жоғарылауымен қатты фаза (S) байқалады. Ақыр соңында, қысымның жоғарылауы бір қабатты тұрақсыз болып қалады және қысымның күрт төмендеуімен құлап кетеді. Белгілі бір молекула үшін әр қадам оның температурасына және сығылу жылдамдығына байланысты.
Өткізу коэффициенті ретінде анықталады tr = Am / As, қайда Am- тұндыру кезінде бір қабатты азайту; Сияқтысубстраттың жабылу аймағы болып табылады. Мінсіз tr = 1.
Тұрақтылық диаграммасы
Тұрақтылық қисығы - тұрақты қысым кезінде бір қабатты ауданның уақыт бойынша өзгеруі. Тұрақтылық қисығын тұрақты қысымда (А) уақыт пен уақытты (Т) өлшеу арқылы алуға болады. Қисық бір қабатты қаншалықты тұрақты екенін көрсетеді, сонымен қатар белгілі бір уақытта бір қабатты қабатта қандай процестер жүретінін анықтауға мүмкіндік береді. Тұрақтылықтың негізгі сипаттамалары да осында көрсетілген.
Қысым мен уақыт графигі (P - V - T)
Бұл бір қабатты аймақ тұрақты және тұрақты болған жағдайда қысымның уақыт бойынша өзгеруінің графигі. Графиктің негізгі қызметі-субфазада алдын ала дайындалған бір қабатты беттерде болатын су молекулаларының адсорбциялық кинетикасын өлшеу. Төмендегі суретте ақуыз адсорбциясының кинетикасы (жұмыртқа альбумині) әр түрлі липидті моноқабаттарда (октадекиламин, стеарин қышқылы, ДППК) көрсетілген.
Беткі қысымды өлшеу үшін екі Вильгельми плитасы қолданылады. Бірі қағаз сүзгісі түрінде, екіншісі беті кедір -бұдырлы пластина түрінде жасалған. Біздің жағдайда толығымен сумен жабылған және іс жүзінде субфазаның жалғасына айналған сүзгі қағаз пластинасы қолданылады. Бұл жерде байланыс бұрышының нөлге тең болатынын атап өткен жөн. Кірістірудің платина беті құммен тазартумен тегістелуі керек. Дөрекі платина пластинасы толығымен сумен суланған, сондықтан жанасу бұрышы нөлге тең. Тегіс бетте нөлдік байланыс бұрышы алынбайды. Табақ өте жұқа болуы керек. Пластинаның ені, әдетте, 1 см -ге тең қабылданады.
Ұзындығы l, ені w және қалыңдығы t болатын табақты суға 1 сағатқа батыруға рұқсат етіңіз. Содан кейін пайда болатын F күші плитаға әсер етеді.
қайда рхо- плитаның тығыздығы; rho 0- судың тығыздығы; g- ауырлық күшінің үдеуі.
Енді беткі қысым анықталады p = S 0 - S f, қайда S 0және S f- таза субфазаның және субфазаның материалмен беттік керілуі.
Қосымша фазаға әсер ететін күшті өлшеу келесі түрде өрнектеледі:
DF = 2 (w + t). DS = 2 (w + t) p(осыны ескере отырып h = const, qc ~ 0сондықтан неге Себебі qc = 1)
Егер пластина өте жұқа болса, яғни тсалыстырғанда шамалы wжәне егер плитаның ені w = 1 см, онда DF = 2 бнемесе p = DF / 2.
Осылайша, бұл жағдайда беткі қысым таза суда нөлденгеннен кейін микробаланс бойынша өлшенетін салмақтың жартысын құрайды.
Беттік керілу
Беттік керілу - бұл асимметриялы молекулалардың беткі қабатқа немесе оған жақын жерге бірігу күшіне негізделген сұйықтықтардың қасиеті, соған байланысты беті қысылып кетуге бейім және созылған серпімді мембрананың қасиеттеріне ие болады.
Төменде 293K (Weast, R. C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics, 61-ші басылым. Boca Raton, FL: CRC Press, б. F-45, 1981.) әр түрлі жүйелердегі беттік керілу мәндері берілген.
Белгілі бір температурада ауа-су шекарасындағы беткі кернеудің өзгеруі (Weast, R. C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics, 61-ші басылым. Boca Raton, FL: CRC Press, б. F-45, 1981.).
| Температура ˚С | Беттік керілу (erg см -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 |
Байланыс бұрышы
Қатты беттегі сұйықтың тепе -теңдік байланыс бұрышы үш фазаның жанасу сызығында өлшенеді (сұйық, қатты және газ тәрізді).
Мысалы, әйнектегі су қабығы нөлдік байланыс бұрышына ие, бірақ егер су пленкасы майлы немесе пластикалық бетте болса, жанасу бұрышы 90 ° С -тан жоғары болуы мүмкін.
Гидрофобты беттер (А суреті) - сумен жанасу бұрышы 90 ° С -тан асатын беттер. Егер сумен жанасу бұрышы 90 ° С -тан төмен болса, онда беті гидрофильді болып саналады (В -сурет).
Мономолекулалық пленкалардың заманауи тұжырымдамаларының негізі 19 -шы ғасырдың аяғы - 20 -ғасырдың басында А.Покелс пен Релейдің еңбектерінде қаланды.
Су бетінде мұнаймен ластанған кезде болатын құбылыстарды зерттей отырып, Покелс судың беткі керілуінің мәні су бетінің ауданы мен су бетіне қолданылатын мұнай көлеміне байланысты екенін анықтады.
Рэйли, Покельс алған тәжірибелік нәтижелерді түсіндіре отырып, судың бетіне жеткілікті мөлшерде май жағылған кезде ол өздігінен мономолекулярлық қабатқа таралады, ал су бетінің ауданы критикалық молекулаға дейін төмендегенде майлар пайда болады деп болжайды. бір -бірімен тығыз оралған құрылым, бұл судың беттік керілу мәндерінің төмендеуіне әкеледі.
Мономолекулалық пленкаларды зерттеуге ең үлкен үлесті И.Лангмюр қосты. Сұйықтық бетінде қалқып жүретін бір қабатты жүйелі түрде зерттеуге Лангмюр бірінші болып кірісті. Лэнгмюр су ерітінділерінің беттік активті заттардың қатысуымен беттік керілуін төмендету бойынша эксперименттердің нәтижелеріне түсініктеме берді, 1917 ж. Бір қабатты ішкі қысымды тікелей өлшеуге арналған құрылғының конструкциясын (Langmuir балансы) жасап шығарды және мономолекулалық қабаттарды зерттеудің жаңа тәжірибелік әдісін ұсынды. Лангмюр полярлы молекулалар болып табылатын суда ерімейтін көптеген амфифилді заттардың бар екенін көрсетті органикалық заттарқұрамында гидрофильді бөлігі бар - «бас» және гидрофобты бөлік - «құйрық», оның беткі керілуін төмендету үшін су бетіне мономолекулалық қабатта таралуға қабілетті. Беттік қысымның бір қабатты қабаттағы тәуелділігін зерттей отырып (бір қабатты қабаттағы қысым - қабықтың қысылуына қарсы молекулааралық итеру күшінің бір қабатты қабаттың бірлік ұзындығына (N / m) қатынасы) Лангмюр әр түрлі заттардың бар екенін анықтады. бір қабатты фазалық күйлер.
Сұйық бетіндегі ерімейтін амфифилді заттардың мономолекулалық қабықшалары Лэнгмюр пленкалары деп аталады.
1930 жылдардың басында К.Блоджетт қатты субстрат бетіне ерімейтін май қышқылдарының мономолекулалық қабықшаларын беруді жүзеге асырды, осылайша көп қабатты пленкаларды алды.
Лангмюр әдісіне негізделген Блоджетт әдісі Лангмюр-Блоджетт технологиясы деп аталады, ал осылайша алынған фильмдер Лангмюр-Блоджетт фильмдері деп аталады.
Екі фазалы газ-сұйық жүйесін қарастырайық.
Сұйық молекулалар фазаның көлемінде бола отырып, қоршаған молекулалар жағынан тартылыс күштерінің (когезия) әсерін сезінеді. Бұл күштер бір -бірін теңестіреді және олардың нәтижесі нөлге тең. Ауа-су интерфейсінде орналасқан молекулалар іргелес фазалар жағынан әр түрлі күштерді сезінеді. Сұйықтықтың бірлік көлемінің тартылу күші ауа көлемінің бірлігіне қарағанда әлдеқайда көп. Осылайша, сұйық бетіндегі молекулаға әсер ететін күш күші сұйықтық фазасының көлеміне бағытталып, берілген жағдайда беттің ауданын мүмкін болатын ең төменгі мәнге дейін төмендетеді.
Сұйықтың бетін ұлғайту үшін сұйықтықтың ішкі қысымын жеңу үшін біраз жұмыс жасау қажет.
Беттің ұлғаюы жүйенің беттік энергиясының - Гиббс энергиясының ұлғаюымен бірге жүреді. Беттің шексіз аз өзгерісі dS бетінің шексіз қысымы бар Гиббс энергиясы dS тұрақты қысым мен Т температурасында мына өрнекпен берілген:
Беттік керілу қайда. Осылайша, беттік керілу
= (G / S) | T, p, n = const,
мұндағы n - компоненттердің моль саны.
Энергияның анықтамасы: беттік керілу - Гиббстің еркін беттік энергиясы. Сонда беттік керілу беттің бірлігін құруға жұмсалатын жұмысқа тең (Дж / м 2).
Күш анықтамасы: беттік керілу - бұл оған жанасатын және дененің бетін берілген көлем мен шарттар үшін мүмкіндігінше азайтуға бейім күш (N / m).
[J / m 2 = N * m / m 2 = N / m]
Термодинамиканың екінші заңы бойынша жүйенің Гиббс энергиясы өздігінен минималды мәнге ұмтылады.
Температураның жоғарылауымен газ-сұйықтық интерфейсінің беттік керілу мәні төмендейді.
Беттік-активті заттың қатысуымен газ-сұйықтық интерфейсіндегі беттік керілу әрекетін қарастырайық.
Фазалық шекарада болуы беттік керілу мәнінің төмендеуіне әкелетін заттарды беттік активті заттар деп атайды.
Беттік активті заттар полимерлі және полярсыз топтардан тұратын асимметриялық молекулалық құрылымға ие. Полярлық топтың дипольдік моменті бар және полярлық фазаға жақындық бар. –COOH, –OH, –NH 2, –CHO және т.б. топтары полярлық қасиетке ие.
БАЗ молекуласының полярсыз бөлігі гидрофобты көмірсутек тізбегі (радикал) болып табылады.
Беттік белсенді заттардың молекулалары жүйенің Гиббс энергиясының төмендеу шартына сәйкес интерфейсте өздігінен бағдарланған бір қабатты құрайды: полярлық топтар сулы (полярлық) фазада орналасқан, ал гидрофобты радикалдар сулы ортадан ығыстырылып, енеді. аз полярлық фаза - ауа.
Беттік-белсенді заттардың молекулалары, әсіресе олардың көмірсутек радикалдары, ауа мен судың шекарасында орналасқан, су молекулаларына қарағанда су молекулаларына қарағанда әлсіз әсер етеді. Осылайша, бірлік ұзындыққа тартылатын жалпы күш азаяды, нәтижесінде таза сұйықтықпен салыстырғанда беттік керілу төмендейді.
Лангмюр фильмдерін зерттеуге және Лангмюр-Блоджетт фильмдерін алуға арналған қондырғы келесі негізгі блоктарды қамтиды:
ванна деп аталатын сұйықтық (қосалқы фаза) орналасқан ыдыс,
ваннаның жиектері бойынша бір-біріне сәйкес келетін беткі кедергілер;
Вильгельми электронды таразы, бір қабатты беткі қысымның мәнін өлшеуге арналған,
субстратты жылжытуға арналған құрылғы.
Ваннаның өзі әдетте полиметрафторэтиленнен жасалған (PTFE), ол химиялық инерттілікті қамтамасыз етеді және субфазаның ағып кету мүмкіндігін болдырмайды. Кедергілерді жасауға арналған материал гидрофобты фторопласт немесе басқа химиялық инертті материал болуы мүмкін.
Термиялық тұрақтандыру ваннаның түбінде орналасқан арналар жүйесі арқылы судың айналуы арқылы жүзеге асады.
Құрылғы дірілге қарсы базада жасанды климаты бар «таза бөлме» бар арнайы бөлмеде орналасқан. Барлық қолданылатын химиялық заттар жоғары тазалықта болуы керек.
Бір қабатты беткі қысымды өлшеу үшін қазіргі заманғы Langmuir -Blodgett қондырғылары беттік қысым датчигін - Вильгельми электронды балансын қолданады.
Сенсордың жұмысы «субфазалық-газ» интерфейсіндегі бір қабатты беткі қысым күшінің Вильгельми пластинасына әсерін өтеу үшін қажет күшті өлшеу принципіне негізделген.
Вильгельми тақтасында әрекет ететін күштерді қарастырайық.
W, l, t - тиісінше Вильгельми табақшасының ені, ұзындығы мен қалыңдығы; h - суға бату тереңдігі.
Вильгельми пластинасына әсер ететін күш үш компоненттен тұрады: Күш = Архимед салмақ-күш + беттік керілу.
F = glwt-’ghwt + 2 (t + w) cos,
мұндағы, ' - пластина мен субфазаның тығыздығы, тиісінше - контактілі сулану бұрышы, g - үдеу еркін құлау... Вильгельми пластинасының материалы = 0 болатындай таңдалады.
Беттік қысым - бұл таза суға батырылған пластинаға әсер ететін күш пен суға батырылған табаққа әсер ететін күштің арасындағы айырмашылық, оның беті бір қабатпен жабылған:
мұндағы - таза судың беткі керілуі. Вильгельми плитасы t -мен сипатталады< F / 2t = мг / 2т [N / m], мұндағы m - Вильгельми тепе -теңдігімен өлшенетін шама. Лангмюр-Блоджетт әдісінің ерекшелігі-субфазаның бетінде алдын ала үздіксіз реттелген мономолекулярлық қабат түзіліп, кейіннен субстраттың бетіне ауысады. Қосалқы фазаның бетінде реттелген бір қабатты қабаттың пайда болуы келесі түрде жүреді. Субфазаның бетіне жоғары ұшатын еріткіштегі зерттелетін зат ерітіндісінің белгілі бір көлемі қолданылады. Еріткіш буланғаннан кейін молекулалары кездейсоқ орналасқан су бетінде мономолекулярлы қабық түзіледі. Тұрақты Т температурада моноқабаттың күйі -A сығылу изотермасымен сипатталады, ол тосқауылдың беткі қысымы мен меншікті молекулалық аудан А арасындағы байланысты көрсетеді. Жылжымалы тосқауылдың көмегімен бір қабатты молекулалардың тығыз орамасы бар үздіксіз пленканы алу үшін қысылады, онда А молекуласының нақты ауданы молекуланың көлденең қимасының ауданына және көмірсутек радикалдарына тең. олар тігінен бағытталған. Әр түрлі фазалық күйлердегі бір қабатты сығуға сәйкес келетін -А тәуелділіктегі сызықтық қималар A 0 мәнімен сипатталады. - сызықтық қиманы А осіне экстраполяциялау арқылы алынған бір қабатты молекуладағы аудан (= 0 мН / м). Айта кету керек, қосфазалы газдың интерфейсінде локализацияланған амфифилді заттың бір қабатты қабатының фазалық жағдайы субфазалы-бір қабатты жүйеде күштердің адгезивті-біріккен тепе-теңдігімен анықталады және заттың сипатына байланысты оның молекулаларының құрылысы, температурасы Т және субфазалық құрамы. Газ тәрізді G, сұйық L1, сұйық кристалды L2 және қатты кристалды S моноқабаттар ажыратылады. Тығыз оралған AMPV молекулаларынан құралған бір қабатты су беті арқылы жоғары және төмен қозғалатын қатты субстратқа ауысады. Субстрат бетінің түріне (гидрофильді немесе гидрофобты) және субфазаның субфазалық бетпен бір қабатты және онсыз қиылысу реттілігіне байланысты симметриялы (Y) немесе асимметриялық (X, Z) құрылымы бар LB алуға болады. . Бір қабатты субстратқа ауыстыру жүзеге асырылатын беткі қысымның мәні берілген АМПИ сығылу изотермасынан анықталады және бір қабатты молекулалардың тығыз оралуы бар күйге сәйкес келеді. Тасымалдау кезінде кедергілерді жылжыту арқылы бір қабатты аймақтың азаюына байланысты қысым тұрақты сақталады. Субстраттың бір қабатты қабатпен жабылу дәрежесінің критерийі мына формуламен анықталатын k тасымалдау коэффициенті болып табылады: мұндағы S ', S « - моноқабаттың ауданы - беру басталған сәтте және тасымалдау аяқталғаннан кейін, тиісінше, Sn - субстраттың ауданы. Langmuir-Blodgett пленкасының біркелкі қалыңдығын алу үшін субстраттың бетінде Rz кедір-бұдырлығы болуы керек.<=50нм. Кіріспе
Лэнгмюр-Блоджетт фильмдері қазіргі физиканың түбегейлі жаңа объектісі болып табылады және олардың кез келген қасиеттері ерекше. Бірқабатты қабаттардан тұратын қарапайым пленкалардың да арнайы құрастырылған молекулалық қондырғыларды айтпағанның өзінде, бірнеше ерекшелігі бар. Лэнгмюр-Блоджетт фильмдері ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында әр түрлі практикалық қосымшаларды табады: электроника, оптика, қолданбалы химия, микромеханика, биология, медицина және т. . Langmuir-Blodgett әдісі бір қабатты бетінің қасиеттерін өзгертуге және жоғары сапалы қабықшалар жасауға мүмкіндік береді. Мұның бәрі алынған пленка қалыңдығын дәл бақылаудың арқасында мүмкін болады, жабынның біркелкілігі, кедір -бұдырлығы төмен және жоғары, егер қолайлы жағдайлар таңдалса, пленка бетіне жабысады. Фильмдердің қасиеттерін амфифильді молекуланың полярлық басының құрылымын, бір қабатты құрамын, сондай -ақ оқшаулау шарттарын - субфазаның құрамы мен беткі қысымын өзгерту арқылы оңай өзгертуге болады. Лангмюр-Блоджетт әдісі бір қабатты қабатқа әр түрлі молекулалар мен молекулалық кешендерді, оның ішінде биологиялық белсенділерді ендіруге мүмкіндік береді. 1. Бұл әңгіме көрнекті американдық ғалым және құрметті дипломат Бенджамин Франклиннің көптеген хоббиінің бірінен басталады. 1774 жылы Англия мен Солтүстік Америка штаттары арасындағы тағы бір қақтығысты шешіп жатқан Еуропада болғанда, Франклин бос уақытында су бетіндегі май қабықшаларымен тәжірибе жасады. Ғалымды таңқалдырды, бір акр майы жарты акр (1 акр ≈ 4000 м 2) тоған бетіне жайылады. Егер қалыптасқан үлбірдің қалыңдығын есептесек, ол он нанометрден аспайтын болып шығады (1 нм = 10 -7 см); басқаша айтқанда, пленкада молекулалардың бір ғана қабаты бар. Бұл факт 100 жылдан кейін ғана анықталды. Агнес Покелс есімді ағылшын қызы өзінің ваннасында органикалық қоспалармен ластанған судың беткі кернеуін өлшеуге кірісті. Белгілі болғандай, үздіксіз сабын пленкасы беттің керілуін едәуір төмендетеді (бұл бірлік ауданға беттік қабаттың энергиясы екенін еске түсіріңіз). Покелс өзінің тәжірибелері туралы әйгілі ағылшын физигі мен математигі Лорд Релейге жазды, ол өз пікірлерімен беделді журналға хат жолдады. Содан кейін Рэйлидің өзі Pockels эксперименттерін жаңғыртты және келесі қорытындыға келді: «Байқалған құбылыстар Лаплас теориясынан асып түседі, және оларды түсіндіру молекулярлық тәсілді қажет етеді». Басқаша айтқанда, салыстырмалы түрде қарапайым - феноменологиялық - пікірлер жеткіліксіз болып шықты, заттың молекулалық құрылымы туралы түсініктерді тарту қажет болды, ол кезде анық емес және жалпы қабылданбаған. Көп ұзамай ғылыми сахнаға американдық ғалым және инженер Ирвинг Лангмюр (1881… 1957) шықты. Оның бүкіл ғылыми өмірбаяны белгілі «анықтаманы» жоққа шығарады, оған сәйкес «физик-бәрін түсінетін, бірақ ештеңе білмейтін; химик, керісінше, бәрін біледі және ештеңені түсінбейді, ал физик -химик білмейді және түсінбейді. Лангмюр физикалық химиядағы жұмысы үшін Нобель сыйлығымен марапатталды, бұл оның қарапайымдылығы мен ойластырылуымен ерекшеленеді. Лангмюр термиялық эмиссия, вакуумдық технология мен абсорбция саласында алған классикалық нәтижелерден басқа, ол беткі қабықтардың мономолекулалық сипатын растайтын көптеген жаңа эксперименттік әдістерді әзірледі, тіпті молекулалардың бағытын және белгілі бір ауданды анықтауға мүмкіндік берді. олар басып алды. Сонымен қатар, Лэнгмюр бірінші болып қалыңдығы бір молекулалы - бір қабатты қабықтарды су бетінен қатты субстратқа жіберді. Кейіннен оның шәкірті Катарина Блоджетт бір қабатты бірінен соң бірін бірнеше рет көшіру техникасын жасады, осылайша лангмир-блоджеттік пленка деп аталатын берік субстратта қабаттасқан конструкция немесе көп қабатты алынады. Су бетінде жатқан бір қабатты адам үшін «Лэнгмюр пленкасы» атауы жиі сақталады, дегенмен ол көп қабатты пленкаларға қатысты қолданылады. 2. Су перісінің молекулалары
Белгілі болғандай, өте күрделі молекулалардың өзіндік тәуелділіктері бар. Мысалы, кейбір органикалық молекулалар сумен жанасуды «ұнатады», ал басқалары мұндай байланыстан аулақ болады, судан «қорқады». Олар сәйкесінше гидрофильді және гидрофобты молекулалар деп аталады. Сонымен қатар, су перілері сияқты молекулалар бар - бір бөлігі гидрофильді, екіншісі гидрофобты. Су перісінің молекулалары мәселені өздері шешуі керек: олар суда болу керек пе, жоқ па (егер біз олардың су ерітіндісін дайындауға тырысатын болсақ). Табылған шешім шынымен Сүлеймен болып шығады: әрине, олар суда болады, бірақ жартысы. Су перісінің молекулалары су бетінде орналасқан, сондықтан олардың гидрофильді басы (әдетте зарядтары бөлінген - электрлік дипольдік момент) суға түседі, ал гидрофобты құйрық (әдетте көмірсутек тізбегі) сыртқа шығады. қоршаған газ тәрізді орта (1 -сурет) ... Су перілерінің жағдайы біршама ыңғайсыз, бірақ ол көптеген бөлшектер жүйелерінің физикасының негізгі принциптерінің бірін - бос энергияның минимумы принципін қанағаттандырады және біздің тәжірибемізге қайшы келмейді. Су бетінде мономолекулалық қабат пайда болған кезде, молекулалардың гидрофильді бастары суға батырылады, ал гидрофобты құйрықтар су бетінен тік орналасқан. Тек кейбір экзотикалық заттардың амфифильділік деп аталатын екі фазада (сулы және сусыз) орналасуға бейімділігі бар деп ойламау керек. Керісінше, химиялық синтез әдістері, кем дегенде, кез келген дерлік органикалық молекулаға гидрофобты құйрықты «тігіп» бере алады, осылайша су перісі молекулаларының диапазоны өте кең және олардың әрқайсысы әр түрлі мақсаттарға ие болуы мүмкін. 3. Жалғыз қабатты қатты субстратқа ауыстырудың екі әдісі бар, олардың екеуі де күдікті қарапайым, өйткені оларды тікелей қолмен жасауға болады. Амфифилді молекулалардың бір қабатты қабаттары су бетінен қатты субстратқа Лэнгмюр-Блоджетт әдісімен (жоғарыдан) немесе Шеффер әдісімен (төменнен) берілуі мүмкін. Бірінші әдіс бір қабатты тігінен қозғалатын субстратпен «тесуден» тұрады. Бұл X - (молекулалық құйрықтар субстратқа бағытталған) және Z түріндегі (кері бағытта) қабаттарды алуға мүмкіндік береді. Екінші әдіс - көлденең бағытталған субстратпен бір қабатты түрту. Ол X типті моноқабатты береді. Бірінші әдісті Лангмюр мен Блоджетт ойлап тапты. Моноқабатты өзгермелі тосқауылдың көмегімен сұйық кристаллға айналдырады - екі өлшемді сұйық кристалды күйге келтіреді, содан кейін сөзбе -сөз субстратпен теседі. Бұл жағдайда пленка берілетін беті тігінен бағытталған. Су перісінің молекулаларының субстраттағы бағдары субстраттың бір қабатты суға түсірілуіне немесе керісінше судан ауаға көтерілуіне байланысты. Егер субстрат суға батырылған болса, онда «су перілерінің» құйрықтары субстратқа бағытталған (Блоджетт бұл құрылымды X типті моноқабат деп атады), ал егер шығарылса, керісінше, субстраттан (Z- бір қабатты типті), сур. 2а Әр түрлі жағдайларда бір моноқабатты бірінен кейін бірін ауыстыруды қайталай отырып, бір-бірінен симметриясымен ерекшеленетін үш түрлі типтегі (X, Y, Z) көпқабатты стектерді алуға болады. Мысалы, X- және Z типті көпқабаттарда (3-сурет) шағылысу орталығы- инверсия жоқ, және олардың оң және теріс интервалының бағдарына қарай субстраттан немесе субстратқа бағытталған полярлық осі болады. электр зарядтары, яғни молекуланың электрлік дипольдік моментінің бағытына байланысты. Y типті көпқабатты қабаттар қос қабаттардан немесе олар айтқандай қос қабаттардан тұрады (айтпақшы, олар биологиялық мембраналарға ұқсас салынған) және орталықтан симметриялы болып шығады. X-, Z- және Y типті көпқабатты құрылымдар субстратқа қатысты молекулалардың бағдарлануымен ерекшеленеді. X- және Z-типті құрылымдар полярлы, өйткені барлық молекулалар бір бағытта «қарайды» (құйрықтар сәйкесінше X- және Z типтері үшін субстратқа немесе субстраттан). Күріш. 3. X- және Z-типті құрылымдар құрылым биологиялық мембраналық құрылғыны еске салатын полярлы емес екі қабатты қаптамаға сәйкес келеді. Екінші әдісті Лэнгмюрдің студенті Шеффер ұсынды. Субстрат дерлік көлденең бағытталған және қатты фазада ұсталатын бір қабатты жарықпен байланысқа түседі (2б -сурет). Моноқабат субстратқа жабысады. Бұл әрекетті қайталау арқылы сіз X типті көп қабатты аласыз. Суретте. 4 субстрат субфазадан көтерілгенде бір қабатты тұндыру процесін көрсетеді: амфифилді молекулалардың гидрофильді бастары субстратқа «жабысады». Егер субстрат ауадан субфазаға түссе, онда молекулалар оған көмірсутек құйрықтарымен «жабысады». ... Фильмдерді шығаруға арналған қондырғылар Langmuir қондырғысының жалпы блок -схемасы 1 - Лангмюр ваннасы; 2 - мөлдір мөрленген қорап; Массалық металдан жасалған табақша; 4 - амортизаторлар; Жылжымалы кедергі; 6 - Вильгельми таразы; 7 - Вильгельми тепе -теңдігі; 8 - субстрат; 9 - тосқауылдың электр жетегі (5); - субстраттың электр жетегі (8); II - перисталтикалық сорғы; - күшейткіштері бар ADC / DAC интерфейсі; IBM PC дербес компьютері / 486.
Орнату арнайы бағдарлама арқылы дербес компьютер арқылы басқарылады. Беттік қысымды өлшеу үшін Вильгельми тепе -теңдігі қолданылады (р бір қабатты беттің қысымы - бұл таза су бетіндегі және бір қабатты бір қабатты қабықпен жабылған беттегі кернеудің айырмашылығы). Шындығында, Вильгельми тепе -теңдігі F = F 1 + F 2 күшін өлшейді, оның көмегімен суға суланған пластина суға тартылады (7 суретті қараңыз). Ылғал табақ ретінде сүзгі қағазының бір бөлігі қолданылады. Вильгельми балансының шығысындағы кернеу р бетіндегі қысыммен сызықты байланысты. Бұл кернеу компьютерде орнатылған ADC кірісіне түседі. Бір қабатты аймақ реостаттың көмегімен өлшенеді, кернеудің төмендеуі қозғалатын тосқауылдың координаталық мәніне тура пропорционалды. Реостаттан келетін сигнал ADC кірісіне де беріледі. Көп қабатты құрылымдардың түзілуімен бір қабатты су бетінен қатты субстратқа дәйекті түрде көшіруді жүзеге асыру үшін субстратты (8) баяу (минутына бірнеше мм жылдамдықпен) төмендететін және көтеретін механикалық құрылғы (10) қолданылады. ) бір қабатты беті арқылы. Моноқабаттар субстратқа біртіндеп ауысқанда, су бетінде бір қабатты құрайтын зат мөлшері азаяды, ал жылжымалы кедергі (5) беттік қысымды тұрақты сақтай отырып, автоматты түрде жылжиды. Жылжымалы тосқауылды (5) компьютер күшейткіш арқылы сәйкес қозғалтқышқа DAC шығысынан берілетін кернеуді қолдана отырып басқарады. Субстрат қозғалысы басқару тақтасынан субстрат жылдамдығын дөрекі және тегіс реттеуге арналған тұтқалар көмегімен басқарылады. Қоректену кернеуі қоректендіру блогынан басқару пультіне, ал одан күшейткіш арқылы көтеру механизмінің электр қозғалтқышына беріледі. KSV 2000 автоматтандырылған қондырғы Лангмюр-Блоджетт фильмдерін алу әдісі көптеген қарапайым технологиялық операцияларды қамтиды, яғни. жүйеге сырттан қарапайым әсер ету, нәтижесінде «субфаза - бір қабатты - газ - субстрат» жүйесінде құрылымды қалыптастырушы процестер жүреді, олар ақырында көп құрылымдардың сапасы мен қасиеттерін анықтайды. Фильмдерді алу үшін KSV 2000 автоматтандырылған қондырғысы қолданылды, орнату схемасы суретте көрсетілген. сегіз. Күріш. 8. KSV 2000 орнату схемасы Симметриялы үш секциялы тефлон кюветасы 2 тербеліске қарсы үстелдің 11 қорғаныс қақпағының астына 1 орналастырылған, оның бойында тефлонды кедергілер қарама-қарсы бағытта 5 жылжиды. «4 фаза-газ» интерфейсіндегі беткі қысым анықталады. электронды беттік қысым датчигі арқылы 6. Басқару қондырғысы 7 жылжымалы қозғалтқыш кедергілеріне 8 қосылған және бір қабатты беру кезінде берілген қысымды изотермиядан анықталған және бір қабатты реттелген күйіне сәйкес келетін) қысымның сақталуын қамтамасыз етеді. субстрат бетіне. Субстрат 3 ұстағышта субфазаның бетіне белгілі бір бұрышпен қысылады және жетегімен 9 (кюветаның қималары арасында субстраттың берілу механизмімен жабдықталған) 10 құрылғысымен қозғалады. Технологиялық цикл алдында. , 12 -қосалқы фазаның беті сорғы көмегімен тазалау арқылы алдын ала дайындалады 13. Орнату автоматтандырылған және компьютермен жабдықталған 14. Орнатудың негізгі бөлігі - тефлон кюветі (үстіңгі көрініс 9 -суретте көрсетілген) - үш бөлімнен тұрады: субфазаға әр түрлі заттарды шашуға арналған бірдей мөлшердегі екі және таза беті бар бір кішкене бөлік. Ұсынылған қондырғыда үш секциялы кюветаның, секциялар арасында субстрат беру механизмінің және кедергілерді басқаруға арналған екі тәуелсіз каналдың болуы әр түрлі заттардың бір қабатынан тұратын аралас Langmuir пленкаларын алуға мүмкіндік береді. Суретте. 10 беттік қысым датчигі мен тосқауылдары бар екі бірдей ұялы бөлімнің бірін көрсетеді. Бір қабатты беттің ауданы кедергілердің қозғалысына байланысты өзгереді. Кедергілер тефлоннан жасалған және бір қабатты тосқауыл астынан ағып кетпес үшін жеткілікті ауыр.
Күріш. 10. Жасуша бөлімі Орнату ерекшеліктері: Субстраттың максималды өлшемі 100 * 100 мм Қабықтың тұндыру жылдамдығы 0,1-85 мм / мин Тұндыру циклдарының саны 1 немесе одан да көп Пленканы кептіру уақыты 0-10 4 сек Беттік өлшеу диапазоны 0-250 мН / м қысым Өлшеу дәлдігі 5 мкН / м беткі қысым Үлкен орнату бөлімінің ауданы 775 * 120 мм Субфазаның көлемі 5,51 л Қосымша фазаның температурасын реттеу 0-60 ° С Кедергі жылдамдығы 0,01-800 мм / мин 5. Лэнгмюр-Блоджетт фильмдерінің сапасына әсер ететін факторлар
Лангмюр-Блоджетт фильмдерінің сапалық факторы келесі түрде көрсетілген жолы: K = f (K us, K that, K pav, K ms, Kp), мұрт - өлшеу құралдары; Ktech - технологиялық тазалық; Кпав - субфазаға шашылатын БАЗ -ның физико -химиялық табиғаты; К мс - субфаза бетіндегі бір қабатты фазалық күй; Кп - субстрат түрі. Алғашқы екі фактор дизайн мен технологияға қатысты, ал қалғандары физикалық -химиялық. Өлшеу құралдарына субстрат пен тосқауылды жылжытуға арналған құрылғылар кіреді. Көп құрылымды қалыптастыруда оларға қойылатын талаптар келесідей: Механикалық тербелістің болмауы; Үлгінің қозғалыс жылдамдығының тұрақтылығы; Кедергі қозғалысының жылдамдығының тұрақтылығы; Технологиялық тазалықтың жоғары деңгейін сақтау Бастапқы материалдардың тазалығын бақылау (субфазаның негізі ретінде тазартылған суды қолдану, БАЗ мен электролит ерітінділерін қолданар алдында бірден дайындау); Дайындық операцияларын жүргізу, мысалы, субстраттарды тегістеу және жуу; Субфазаның бетін алдын ала тазарту; Жұмыс аймағында квази-жабық көлемді құру; Барлық жұмыстарды жасанды климаты бар мамандандырылған бөлмеде - «таза бөлмеде» жүргізу. БАЗ -ның физико -химиялық табиғатын анықтайтын фактор заттың жеке қасиеттерін сипаттайды: Беттік -белсенді заттың өзі мен БАЗ мен субфазаның молекулалары арасындағы гидрофильді және гидрофобты өзара әсерлесудің қатынасын анықтайтын молекуланың құрылымы (геометриясы); Беттік активті заттардың суда ерігіштігі; Беттік активті заттардың химиялық қасиеттері Жоғары конструкциялық жетілдірілген пленкаларды алу үшін келесі параметрлерді бақылау қажет: бір қабатты беттік керілу және LBF ақауларының болуын сипаттайтын беру коэффициенті; қоршаған ортаның температурасы, қысымы мен ылғалдылығы, PH қосалқы фазалары, Кино түсіру жылдамдығы Изотермалық секциялардың сығылу коэффициенті келесі түрде анықталады: мұндағы (S, P) - изотерманың сызықтық қимасының басы мен соңының координаттары. 6. Фильмдердің бірегей қасиеттері
Көпқабатты - қазіргі физиканың принципті жаңа объектісі, сондықтан олардың кез келген қасиеттері (оптикалық, электрлік, акустикалық және т.б.) мүлдем ерекше. Бірқабатты қабаттардан тұратын ең қарапайым құрылымдардың да арнайы құрастырылған молекулалық қондырғыларды айтпағанда, бірнеше ерекше ерекшеліктері бар. Қатты субстратта бірдей бағытталған молекулалардың бір қабатын қалай алуға болатынын біле салысымен, оған электр кернеуінің көзін немесе айталық, өлшеу құралын қосуға азғыру пайда болады. Содан кейін біз бұл құрылғыларды жеке молекуланың ұштарына тікелей қосамыз. Соңғы уақытқа дейін мұндай эксперимент мүмкін емес еді. Моноқабатқа электр өрісін қолдануға болады және заттың оптикалық сіңіру жолақтарының ығысуын байқауға немесе сыртқы тізбектегі туннельдік токты өлшеуге болады. Бір қабатты электродтар арқылы бір қабатты кернеу көзін қосу екі экспрессивті әсерге әкеледі (11 -сурет). Біріншіден, электр өрісі толқын ұзындығы шкаласы бойынша молекуланың жарық сіңіру жолақтарының орнын өзгертеді. Бұл классикалық Старк эффектісі (оны 1913 жылы ашқан атақты неміс физигінің атымен аталған), бірақ бұл жағдайда қызықты ерекшеліктері бар. Мәселе мынада, сіңіру жолағының ығысу бағыты, белгілі болғандай, электр өрісінің векторының өзара бағытталуына және молекуланың ішкі дипольдік моментіне байланысты. Бұл әкеледі: сол зат үшін және сонымен қатар өрістің бағыты бойынша сіңіру жолағы қызыл типті X типті бір қабатты және көк түске-Z түріндегі бір қабатты. Осылайша, жолақты ығысу бағытын бір қабатты диполдардың бағдарын бағалау үшін қолдануға болады. Сапалы түрде бұл физикалық жағдай түсінікті, бірақ егер жолақтардың ығысуын сандық түрде түсіндіруге тырысатын болсақ, электр өрісінің күрделі молекуланың бойымен қалай бөлінетіні туралы ең қызықты сұрақ туындайды. Старк эффектісінің теориясы нүктелік атомдар мен молекулалардың болжамына негізделген (бұл табиғи, өйткені олардың өлшемдері өріс өзгеретін ұзындықтан әлдеқайда аз), мұнда көзқарас түбегейлі өзгеше болуы керек. әлі дамымаған. Тағы бір әсер-бұл бір қабатты туннельдік ток ағымы (біз потенциалдық кедергі арқылы электрондардың кванттық-механикалық ағу механизмі туралы айтамыз). Төмен температурада Лангмюр моноқабаты арқылы туннельдік ток байқалады. Бұл таза кванттық құбылыстың сандық түсіндірмесі су перісі молекуласының күрделі конфигурациясын ескеруді де қамтуы керек. Ал вольтметрдің бір қабаттыға қосылуы не бере алады? Сыртқы факторлардың әсерінен молекуланың электрлік сипаттамаларының өзгеруін бақылауға болады екен. Мысалы, бір қабатты жарықтандыру кейде жарықтың квантын жұтқан әрбір молекуладағы зарядтың айтарлықтай қайта бөлінуімен жүреді. Бұл зарядтардың молекулааралық тасымалдануының әсері. Жарық кванты, электронды молекула бойымен қозғайды, бұл сыртқы тізбекте электр тогын тудырады. Осылайша, вольтметр молекулааралық электронды фотопроцесті тіркейді. Зарядтардың молекулааралық қозғалысы температураның өзгеруінен де туындауы мүмкін. Бұл жағдайда бір қабатты жалпы электрлік дипольдік моменті өзгереді және сыртқы тізбекте пироэлектрлік ток деп аталады. Біз сипатталған құбылыстардың ешқайсысы бағдар бойынша молекулалардың кездейсоқ таралуы бар фильмдерде байқалмайтынын атап көрсетеміз. Лангмюр пленкаларын жарық энергиясының концентрациясының кейбір таңдалған молекулаға әсерін модельдеу үшін қолдануға болады. Мысалы, жасыл өсімдіктердегі фотосинтездің бастапқы кезеңінде жарық хлорофилл молекулаларының жекелеген түрлерімен жұтылады. Қозған молекулалар жеткілікті ұзақ өмір сүреді, ал өздігінен қозу бір типті тығыз орналасқан молекулалар арқылы қозғала алады. Бұл қозу экситон деп аталады. Экситонның «серуендеуі» ол «қасқыр құдығына» кірген сәтте аяқталады, оның рөлін қозу энергиясы сәл төмен басқа түрдегі хлорофилл молекуласы атқарады. Дәл осы таңдалған молекулаға энергия жарықпен қозған көптеген экситондардан тасымалданады. Үлкен аумақтан жиналған жарық энергиясы микроскопиялық аймаққа шоғырланған - «фотондар үшін шұңқыр» алынады. Бұл шұңқырды жарық сіңіретін молекулалардың бір қабатын пайдаланып модельдеуге болады, онда аздаған экситонды ұстағыш молекулалар араласады. Экситонды ұстағаннан кейін ұстағыш молекула өзіне тән спектрімен жарық шығарады. Мұндай бір қабатты суретте көрсетілген. 12а. Жарықтандырылған кезде екі молекуланың - жарық сіңіргіштердің және молекулалардың - экситондарды ұстаушылардың люминесценциясын байқауға болады. Молекулалардың екі түрінің де люминесценция жолақтарының интенсивтілігі шамамен бірдей (12б -сурет), дегенмен олардың саны 2 ... 3 дәрежелі ретте ерекшеленеді. Бұл энергияның шоғырлану механизмінің, яғни фотонды воронканың әсері бар екенін дәлелдейді. Бүгінде ғылыми әдебиеттерде екі өлшемді магнит жасау мүмкін бе деген сұрақ қызу талқылануда. Ал физикалық тұрғыдан алғанда, біз бір жазықтықта орналасқан молекулалық магниттік моменттердің өзара әрекеттесуі өздігінен магниттелуге әкеп соқтыратын негізгі мүмкіндіктің бар -жоқтығы туралы айтып отырмыз. Бұл мәселені шешу үшін өтпелі металдардың атомдары (мысалы, марганец) амфифилді су перісінің молекулаларына енгізіледі, содан кейін Блоджетт әдісімен бір қабатты қабаттар алынады және төмен температурада олардың магниттік қасиеттері зерттеледі. Алғашқы нәтижелер екіөлшемді жүйелерде ферромагниттік тапсырыс беру мүмкіндігін көрсетеді. Langmuir фильмдерінің ерекше физикалық қасиеттерін көрсететін тағы бір мысал. Молекулалық деңгейде ақпаратты бір қабатты екіншісіне, көршіге беруге болады екен. Осыдан кейін іргелес моноқабатты ажыратуға болады, осылайша бірінші моноқабатта «жазылған» көшірмесін алуға болады. Бұл келесідей орындалады. Мысалы, біз Блоджетт әдісімен сыртқы факторлардың, мысалы, электронды сәуленің әсерінен жұптастыруға - димерлеуге қабілетті осындай молекулалардың бір қабатын алдық делік (13 -сурет). Біз жұптаспаған молекулаларды нөлге, ал жұптасқан ақпаратты екілік ақпараттық кодтың бірліктері ретінде қарастырамыз. Осы нөлдер мен бірліктердің көмегімен, мысалы, оптикалық оқылатын мәтінді жазуға болады, өйткені жұптаспаған және жұптасқан молекулалардың сіңіру жолақтары әр түрлі. Енді біз Блоджетт әдісін қолдана отырып, осы бір қабатты қабатқа екінші бір қабатты қолданамыз. Содан кейін, молекулааралық өзара әрекеттесудің ерекшеліктеріне байланысты, молекулалық жұптар дәл сол жұптарды тартады, ал жалғыз молекулалар жалғыздарды жақсы көреді. Бұл «қызығушылық клубының» жұмысының нәтижесінде ақпараттық монополия екінші қабатта қайталанады. Жоғарғы бір қабатты төменгі қабаттан бөлу арқылы оның көшірмесін алуға болады. Мұндай көшіру процесі ДНҚ молекулаларынан - генетикалық кодтың сақтаушылары - ақпаратты тірі организмдер жасушаларында ақуыз синтезінің орнына жеткізетін РНҚ молекулаларына көшіруге ұқсас. Қорытынды
Неліктен LB әдісі әлі де кеңінен енгізілмеген? Өйткені айқын көрінетін жолдың бойында тұзақтар бар. LB техникасы сыртқы жағынан қарапайым және арзан (өте жоғары вакуум, жоғары температура және т. гетероқұрылымда жөнделмейтін ақау бар. ... Полимерлі материалдың бір қабатты құрылымы, анықталғандай, ваннаға ерітінді дайындау үшін ерітінді түріне байланысты. Langmuir технологиясын қолдана отырып наноқұрылымдарды жобалау мен өндіруді жоспарлауға және жүзеге асыруға болатын принциптер туралы түсінікке қол жеткізілді. Дегенмен, қазірдің өзінде шығарылған наноқұрылғылардың сипаттамаларын зерттеудің жаңа әдістері қажет. Сондықтан, біз мұндай материалдардың физикалық -химиялық қасиеттерін реттейтін заңдылықтарды және олардың құрылымдық кондиционерін терең түсінгеннен кейін ғана наноқұрылымдарды жобалауда, өндіруде және құрастыруда үлкен жетістіктерге жете аламыз. LB пленкаларын зерттеу үшін дәстүрлі түрде рентгендік және нейтрондық рефлектометрия мен электронды дифракция қолданылады. Алайда, дифракциялық деректер әрқашан сәуле сәулесі бағытталған ауданда орташа есептеледі. Сондықтан олар қазіргі кезде атомдық күшпен және электронды микроскоппен толықтырылады. Ақырында, құрылымдық зерттеулердегі соңғы жетістіктер синхротронды көздердің іске қосылуына байланысты. LB ваннасы мен рентген дифрактометрі біріктірілген станциялар құрыла бастады, соның арқасында бір қабатты құрылымды су бетінде түзілу процесінде тікелей зерттеуге болады. Нанотану мен нанотехнологияның дамуы әлі дамудың бастапқы сатысында, бірақ олардың потенциалды перспективалары кең, зерттеу әдістері үнемі жетілдіріліп отырады және алдағы жұмыс ашық емес. Әдебиет бір қабатты фильм langmuir blogett 1. Блинов Л.М. «Langmuir моно және көп молекулалы құрылымдардың физикалық қасиеттері мен қолданылуы». Химияның жетістіктері. 52 -бет, 8 -бет, б. 1263 ... 1300, 1983 ж. 2. Блинов Л.М. «Langmuir Films» Uspekhi fizicheskikh nauk, 155 т., 3 б. 443 ... 480, 1988 ж. 3. Савон И.Е. Диссертация // Лэнгмюр фильмдерінің қасиеттерін зерттеу және оларды дайындау. Мәскеу 2010 б. 6-14 -[1-бет]- Қолжазба ретінде Мамандығы: 01.04.18 - кристаллография, кристалдық физика Физика -математика ғылымдарының докторы ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация Мәскеу 2012 www.sp-department.ru Жұмыс «Иваново мемлекеттік университеті» федералды мемлекеттік бюджеттік жоғары кәсіптік білім беру мекемесінде жүргізілді. Ресми қарсыластар: Островский Борис Исаакович, физика -математика ғылымдарының докторы, Кристаллография Ғылым Институтының Федералды Мемлекеттік Бюджеттік Мекемесі А.В. Шубников Ресей Ғылым Академиясының, сұйық кристалдар зертханасының жетекші ғылыми қызметкері Дадиванян Артём Константинович, физика -математика ғылымдарының докторы, профессор, «Мәскеу мемлекеттік аймақтық университеті» федералды мемлекеттік бюджеттік жоғары оқу орнының профессоры, теориялық кафедраның профессоры Физика Чвалун Сергей Николаевич, химия ғылымдарының докторы, Ресей Федерациясының Мемлекеттік ғылыми орталығы «Физика және химия ғылыми -зерттеу институты Л. Я. Карпова », полимерлік құрылым зертханасының меңгерушісі Жетекші ұйым: ФЗИУ «Физикалық мәселелер ғылыми -зерттеу институты Ф.В. Лукина », Зеленоград Қорғау 2012 жылы сағат мин. Өтеді. атындағы Кристаллография институты, Федералдық мемлекеттік бюджеттік ғылым мекемесі жанындағы D 002.114.01 диссертациялық кеңес отырысында. А.В. Шубников атындағы РҒА 119333 мекен -жайы бойынша Мәскеу қ., Ленинский пр., 59, мәжіліс залы Диссертацияны В.И. атындағы Кристаллография институтының Федералдық мемлекеттік бюджеттік ғылым институтының кітапханасынан табуға болады. А.В. Шубников, Ресей ғылым академиясының қызметкері. Диссертациялық кеңестің ғылыми хатшысы, физика -математика ғылымдарының кандидаты В.М. Каневский www.sp-department.ru ЖҰМЫСТЫҢ ЖАЛПЫ СИПАТТАМАСЫ Әр түрлі жағдайларда олардың мінез -құлқының ерекшеліктерін, белгілі бір шектерде тұрақтылықты сақтай отырып тұрақтандыру мүмкіндігін зерттеу маңызды. Құрылымды зерттеу кез келген материалды зерттеудің қажетті буыны болып табылады, өйткені олардың қасиеттерін иерархияда әр түрлі құрылымдық деңгейлерде анықтауға болады: молекулалық, супрамолекулалық, макроскопиялық. Құрылымдық есептерді шешу кезінде дифракция әдістері және, атап айтқанда, рентгендік құрылымдық талдау ең ақпараттылық болып табылады. Алайда, LC-тің рентгендік дифракциялық спектрлерінің ерекшелігіне байланысты (шағылыстардың аз саны, олардың кейбіреулері және кейбір жағдайларда барлығы диффузиялық болуы мүмкін) кристалды объектілер үшін әзірленген құрылымды анықтаудың тікелей әдістері тиімсіз. . Мұндай жағдайда мезогендік молекулаларға негізделген сұйық кристалды заттардың да, үлбірлердің де дифракциялық спектрлерін интерпретациялауға модельдік көзқарас перспективалы болып көрінеді және мұндай жүйелер үшін құрылымдық мәселелерді шешудің жаңа әдістері мен тәсілдерін әзірлеу маңызды болып табылады. және шұғыл мәселе. Мақсаттары және тапсырмаларжұмыс Бұл жұмыстың мақсаты-әр түрлі сипаттағы мезогендік молекулаларға негізделген көлемді үлгілер мен LB пленкалары құрылымында корреляция орнату және LB технологиясын қолдана отырып, тұрақты квази-екі өлшемді функционалды белсенді пленкалы жүйелерді алу мүмкіндіктерін зерттеу. берілген сәулет. Белгіленген мақсаттарға жету келесі міндеттерді шешу арқылы жүзеге асады: 1) құрылымдық зерттеулер үшін сұйық кристалды объектілерді (полимерлі сұйық кристалдарды қоса) бағдарлау әдістерімен және осы әдістерді құрылғы деңгейінде енгізе отырып; 2) сұйық кристалды фазалардың құрылымын құрылымдағы трансляциялық бұзылуларды ескеретін статистикалық модельдер тұрғысынан және сұйық кристалды фазалар мен LB пленкаларын зерттеуге арналған қабатты жүйелердің құрылымдық модельдеуімен қарастыру; 3) жасанды түрде қалыптасқан квазиөлшемді пленкалы жүйелерді тұрақтандырумен; 4) дифракциялық мәліметтерді қолдана отырып, олардың негізінде хиральды LC және LB пленкаларының полярлық қасиеттерін болжау; 5) мезогендік ионофор молекулаларына негізделген оқшауланған тасымалдау арналары бар тұрақты көпқабатты құрылымдарды қалыптастырумен; 6) лантаноидтардың магнитті және электрлік бағытталған мезогендік кешендерінің температуралық әрекетін зерттеумен; 7) магниттік өріс болған жағдайда, оның ішінде «қонақ-хост» жүйелерінде металл кешендері негізінде өзгермелі қабаттардың түзілуін және оларды макроскопиялық екі жақты ЛБ пленкаларын жасау үшін қолдануды қарастыру. Ғылыми жаңалық 1. Құрылымды қалыптастыратын фрагментті бағдарламалық модельдеуге негізделген және кейіннен фитингпен қабатаралық дифракцияны есептеу үшін алынған атомдық координаттар массивтерін пайдалана отырып, шағын бұрыштық шашырау деректерінен смектика мен LB пленкасының қабаттарының құрылымын анықтаудың модельдік әдісі әзірленді. негізгі параметрлерді өзгерту арқылы құрылымдық модельдің (көлбеу, азимутальды бұрыш, қабаттардың қабаттасуы, конформация). 2. Түрлі типтегі мезогендерге негізделген көлемді үлгілерді, өзгермелі қабаттарды және LB пленкаларын параллельді зерттеу көлемді және пленкалы құрылымдар үшін корреляция орнатуға және бір қабатты конформациялық түрленулерден қалыптасқан көпқабатты пленка құрылымының тәуелділігін көрсетуге мүмкіндік берді. оның субстратқа ауысуы. 3. Мезогенді хиральды және ахиральды акрилаттардың ультракүлгін полимерленген монолайырлары мен олардың қоспаларынан полярлық құрылымы мен сәйкес қасиеттері бар тұрақты LB пленкаларын алу мүмкіндігі және бұл әдістің акрилаттарға негізделген көп қабатты LB пленкаларының ультракүлгін полимерлеуінен артықшылығы көрсетілді; онда ультракүлгін полимерлеу механизмі іргелес қабаттардағы молекулалардың соңғы үзінділері бір -бірімен қабаттасқанда С = С байланыстарының скринингіне байланысты іске қосылмауы мүмкін. 4. Сутектік байланыстардың пайда болуына қатысты белсенді топтардың парасүсті тәж эфирлерінің құрылымына енуі кристалды фазаның құрылымына айтарлықтай әсер ететіні көрсетілген және оны LB квази екіөлшемді үлбір құрылымын тұрақтандыру үшін қолдануға болатындығы көрсетілген. фильмдер. 5. Қанықпаған қышқылдар тұздарының субфазаларында алынған мезогендік тәж эфирлерінің LB пленкалары қабаттарға үнемі енгізілетін тұз молекулалары бар квази-екі өлшемді құрылымға ие екендігі көрсетілді. 6. Сұйық кристалды диспрозий кешенінің магнит өрісі қоздыратын екі фазалы әрекеті ашылды. 7. Лантанидтердің мезогендік комплекстерінің Langmuir моноқабаттарындағы магнит өрісінің бағдарлаушы әсері анықталды, және олардың негізінде қонақ-хост жүйесіндегі қос осальды құрылымды LB пленкалары алынды. Практикалық маңызы
1. Дифракцияның әзірленген әдістерін жаңа сұйық кристалды қосылыстар мен олардың негізінде түзілген жұқа көп қабатты қабықшалардың құрылымын зерттеу үшін қолдануға болады. 2. Квазимөлшемді пленкалық конструкцияларды тұрақтандыру бойынша нәтижелер, мысалы, наноқөлшемді пленкалы функционалды элементтерді жобалауда қолдануға болады. 3. Үлкен сынамалар мен LB пленкаларындағы хиральды сұйық кристалды қосылыстардың құрылымдық зерттеулерінің нәтижелері жаңа ферроэлектрлік пленкалық материалдарды жасауда пайдалы болуы мүмкін. 5. Сұйық кристалды күйде магнит өрісі бағытталған лантаноидты кешендердің ашылған екі фазалы әрекеті бұл қосылыстардың құрылымын бақылауға қосымша мүмкіндіктер береді және оларды, мысалы, магниттік қақпаларды әзірлеуде қолдануға болады. 6. Лантанидті кешендерді өзгермелі қабатта магнитті бақыланатын элементтер ретінде қолдана отырып, қабатта берілген азимутальды бағдары бар наноөлшемді өткізгіш арналары бар пленкаларды қос осьті LB пленкаларын алуға болатындығы көрсетілген. Қорғаныс ережелеріСтатистикалық сипаттама мен олардың құрылымын компьютерлік модельдеуге негізделген көлемді және пленкалы ЖК жүйелерінің дифракциялық зерттеулеріне әдістемелік тәсілдер. Әр түрлі сипаттағы мезогендерге негізделген мономерлі және полимерлік жүйелердің көлемді фазалары мен LB пленкалары құрылымын (құрылымдық модельдерді) зерттеу нәтижелері. Тұрақты квази-екі өлшемді пленкалық құрылымдарды (оның ішінде тұрақтандыруды) алудың әдістемелік тәсілдері. Кіші бұрышты рентгендік дисперсиялық деректерді талдауға және құрылымдық модельдеуге негізделген квази-екі өлшемді үлбір құрылымының ферроэлектрлік мінез-құлқын болжау нәтижелері. Мезогенді тәж эфирлері мен олардың май қышқылының тұздары бар кешендеріне негізделген LB үлдірлерінің құрылымдық зерттеулерінің нәтижелері. Лантаноидтардың бағдарланған кешендерінің LC фазаларындағы құрылымдық-фазалық түрленулерді зерттеу нәтижелері және оларға негізделген LB пленкалары. Екіжақты LB пленкаларын алудың әдістемелік тәсілдері мен нәтижелері. Жұмыстың апробациясыЖұмыстың нәтижелері сұйық кристалдар бойынша социалистік елдердің IV (Тбилиси, 1981 ж.) Және V (Одесса, 1983 ж.) Халықаралық конференцияларында ұсынылды; IV, V (Иваново, 1977, 1985) және VI (Чернигов, 1988) сұйық кристалдар мен оларды іс жүзінде қолдану бойынша Бүкілодақтық конференциялар; Сұйық кристалдар бойынша Еуропалық жазғы конференция (Вильнюс, Литва, 1991); Сұйық кристалды полимерлер бойынша III Бүкілресейлік симпозиум (Черноголовка, 1995); 7 -ші (Италия, Анкона, 1995 ж.) Және 8 -ші (Асиломар, Калифорния, АҚШ, 1997 ж.) Ұйымдастырылған молекулалық фильмдер бойынша халықаралық конференциялар; II Халықаралық симпозиум «Полимерлік жүйелердегі молекулалық тәртіп пен қозғалғыштық» (Санкт -Петербург, 1996), 15 -ші (Будапешт, Венгрия, 1994), 16 -шы (Кент, Огайо, АҚШ, 1996), 17 -ші (Страсбург, Франция, 1998) және 18 -ші (Синдай, Жапония, 2000 ж.) Сұйық кристалдар бойынша халықаралық конференциялар; Молекулалық электроника бойынша 3 -ші Еуропалық конференция (Левен, Бельгия, 1996); Сұйық кристалдар бойынша Еуропалық қысқы конференция (Польша, Закопане, 1997); «Адам мен табиғат экологиясы» I Халықаралық ғылыми -техникалық конференциясы (Иваново, 1997); 6 -шы (Брест, Франция, 1997 ж.) Және 7 -ші (Дармштадт, Германия, 1999 ж.) Ферроэлектрлік сұйық кристалдар бойынша халықаралық конференциялар; IX Халықаралық симпозиум «Электротехникадағы жұқа пленкалар» (Плес, Ресей, 1998 ж.); «Беттік химия және нанотехнология» I Бүкілресейлік конференциясы (Санкт -Петербург - Хилово, 1999); ІІІ Бүкілресейлік ғылыми конференция «Теңгерімсіз жүйелердің молекулалық физикасы» (Иваново, 2001); II «Супромамолекулярлық архитектураның молекулалық дизайны мен синтезі» халықаралық симпозиумы (Қазан, Ресей, 2002); Материалдарды зерттеу жөніндегі Еуропалық қоғамның көктемгі конференциясы (Страсбург, Франция, 2004 және 2005); Материалдық зерттеулерге рентген, синхротронды сәулелену, нейтрондар мен электрондарды қолдану бойынша VI, VII және VIII Ұлттық конференциялар (Мәскеу, Ресей 2007, 2009, 2011); V Халықаралық ғылыми конференция «Кинетика және кристалдану механизмі. Нанотехнология, технология және медицина үшін кристалдану »(Иваново, Ресей 2008); Лиотропты сұйық кристалдар бойынша III, IV, V және VII Халықаралық конференциялар (Иваново, Ресей, 1997, 2000, 2003 және 2009). Жеке үлесӨтініш беруші ұсынылатын жұмыстың тақырыбы болып табылатын бағыттарды таңдауда, міндеттерді қоюда және оларды шешудің әдістемелік тәсілдерін әзірлеуде, эксперименттерді (жобалау жұмыстарын қоса алғанда) және есептеулерде басты рөлге ие. Жұмысқа енгізілген эксперименттік зерттеулердің негізгі нәтижелерін өтініш беруші жеке өзі немесе оның тікелей қатысуымен алды, бұл Т.В -мен бірлескен басылымдарда көрініс тапты. Пашкова мен оның аспиранттары В.М. Дронов, А.В. Курносов, А.В. Краснов, А.В. Пятунин және кандидаттық диссертацияларды қорғаған. БасылымдарДиссертация тақырыбы бойынша 41 жұмыс жарияланды (оның ішінде 15 шетелдік рецензияланған шетелдік журналдарда және 19 жоғары ғылыми аттестаттау комиссиясының тізіміне сәйкес ғылыми журналдарда), өнертапқыш куәлігі алынды (жарияланымдар тізімі берілген рефераттың соңы). Жұмыстың құрылымы мен көлеміДиссертация кіріспеден, алты тараудан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Диссертацияның жалпы көлемі 450 бетті құрайды, оның ішінде 188 сурет, 68 кесте және 525 тақырыптағы библиография. Шығарманың негізгі мазмұны Кіріспе тақырыптың өзектілігін ашады, жұмыстың мақсаттары мен негізгі міндеттерін, нәтижелердің ғылыми жаңалығы мен практикалық маңыздылығын, қорғаудың негізгі ережелерін тұжырымдайды. 1 тарауда жүйелі түрде ұйымдастырылатын объектілердің құрылымын зерттеудің негізгі әдістері туралы жалпы түсініктер берілген (1.1 бөлім) және кристалды құрылымдардан кіші өлшемді құрылымдарға-сұйық кристалдарға (LC) және квази екіөлшемді өтуге байланысты туындайтын мәселелер қарастырылады. фильмдер. Сұйық кристалды құрылымды зерттеу бойынша жұмыстардың пайда болуы, құрылымдық мәліметтер шашыраңқы қарқындылықтың Фурье түрленуімен алынған кезде, Б.К. Вайнштейн мен И.Г. Чистяков. Негізгі зерттеу құралы Б.К. Вайнштейн, макроскопиялық цилиндрлік симметриялы жүйелер үшін атомаралық қашықтықтардың функциялары. Бұл әдіс бірқатар полимерлі сұйық кристалды жүйелер мен жұқа анизотропты қабықшалардың Патерсон карталарын талдауда молекулалық өздігінен айналу тұжырымдамасын қолданудың басталуымен әрі қарай дамыды. Сұйық кристалды құрылымды тікелей анықтауда туындайтын қиындықтар трансляциялық тәртібі бұзылған жүйелердің модельдік сипаттамасына негізделген зерттеулерді бастады. Госеманн паракристалының моделі тұрғысынан негізгі сұйық кристалды фазалардың құрылымы қарастырылды және олардың жіктелуі трансляциялық тәртіпті бұзудың басым түріне сәйкес жүргізілді. Фонк кластерлік үлгісін әр түрлі бұзылулармен жүйелерді талдаудың бір нұсқасы ретінде қарастыруға болады, мұнда электрон тығыздығының жергілікті ауытқуын сипаттайтын корреляциялық функция енгізілген, бұл мүмкіндік береді (Госеманн үлгісіндегі жағдай сияқты). ) тәртіпті бұзудың жақын (кедір -бұдырлық) және алыс (бұрмалану ұзындығы) мөлшерін бағалау. Бұл модель тұрғысынан бірқатар сұйық кристалды полимерлердің рентгендік мәліметтері түсіндірілді. Соңғы онжылдықта беттер мен жұқа жалпақ қабыршақтардың құрылымын зерттеу үшін рефлекторометрия әдісі қолданылды. Мұнда интерфейске түсетін жазықтық толқынның шашырауы интерфейстің екі жағындағы сәулеленудің орташа қасиеттерін сипаттайтын макроскопиялық сыну көрсеткіші тұрғысынан қарастырылады. Тегіс қабаттың шағылуын динамикалық матрицалық әдіспен (Паррат алгоритмі) немесе кинематикалық жуықтауда (Борнның жуықтауы) есептеуге болады. Қабат тығыздығы біркелкі болмаған жағдайда макроскопиялық немесе микроскопиялық кедір -бұдырлықты енгізу арқылы өтпелі аймақтардың болуын ескеруге тырысады және осылайша модельді нақты жүйелерге жақындатады. Рефлекторометриялық экспериментте шағылыстыру үшін алынған шағын бұрыштық рентгендік дифракция үлгілерін май қышқылдарының тұздары, липидті лиомезофазалар мен липидті-ақуыздық жүйелердің LB қабықшаларын зерттеуде өте ақпараттық болып шыққан қарапайым дифрактограммалар ретінде түсіндіруге болады. Алайда, қабат аралық дифракция кезінде шағылыстың көп болуы термотропты сұйық кристалды жүйелер мен мезогендік молекулалардан түзілген LB пленкалары үшін мүлде тән емес; сондықтан Фурье синтезі бұл жағдайда қажетті ажыратымдылықты қамтамасыз етпейді, ал модельдеу үшін күрделі профиль қажет. қабаттың электронды тығыздығы. Сұйық кристалды объектілерді дифракциялық зерттеуде олардың макроскопиялық бағдарлану мүмкіндігі маңызды: магниттік және электрлік өрістер, керілу, ығысу деформациясы, ағын, субстрат беті және үлгінің бос беті. Әдетте, бұл әдістерді қолдана отырып, макроскопиялық бір осьтік бағдар көрсетіледі, ал биаксиалды бағдарлау үшін әдістердің комбинациясын қолдану қажет. Монокристаллдарды қыздыру арқылы жоғары бағытталған (бір доменді) сұйық кристалды үлгілерді алуға болады. Мұндағы шектеулер рентгендік фотосуретке сәйкес келетін бір кристалды алудың күрделілігіне және мүмкін еместігіне байланысты болуы мүмкін. Сек. 1.2 шолуы полярлық сұйық кристалдардың құрылымы мен қасиеттеріне арналған. Электр поляризациясының пайда болуының себептері қарастырылады: электр өрісі болмаған кезде n (r) бағыттаушы өрістің біртекті емес ориентациялық деформациясына байланысты - флексоэлектрлік әсер, кристалдың біркелкі деформациялану процесінде - пьезоэлектрлік эффект, өздігінен поляризация температураның өзгеруімен - пироэлектрлік эффект. Осы уақытқа дейін тек қана квадруполды симметриялы бір осьті ЖҚ анықтау мүмкін болмады, бұл АЭ фазасының тұрақсыздығынан туындайды. LC -де полярлық күйді жүзеге асырудың басқа әдістері бар. Смектикалық С-фазада смиртикалық қабаттардың симметриясын аширальды молекулалардың бастары мен қатаң перфторланған құйрықтарының орналасуындағы симметрияның бұзылуына байланысты m тобына дейін немесе хиральды молекулаларды қолдану есебінен 2-топқа дейін төмендетуге болады. Көлбеу смектикалық С * фазасына көшу үшін (Пикин мен Инденбом ұсынған феноменологиялық теория бойынша) сұйық кристалдың еркіндік бағдарлық дәрежелері жауапты, ал поляризация пьезоэлектрлік және флексоэлектрлік әсерлердің салдары болып табылады. сұйық кристалл. Поляризацияға қатысты С смектикасының бос энергиясының минимумы Р векторының көлемде геликоидальды таралуын береді, ол электр өрісінде тікұшаққа осіне перпендикуляр қолданылатын жағдайда өріс бағытында бағытталған. . Сыртқы электр өрісінде C * смектикалық геликоид бұрмаланған кезде, o молекулалардың көлбеу бұрышының біркелкі таралуымен азимутальды бұрыштың (z, E) - o (z) таралуының бұзылуын ажырату қажет. z осінің бойымен және молекулалардың еңкейту бұрышының периодты түрде бұзылуы (z, E) = o + 1 (z, E) спиральдың р0 серпілмеген кезеңі үшін. Пьезоэлектрлік әсерге байланысты бұл деформацияның екеуі де ортаның макроскопиялық поляризациясына ықпал етеді. Флексоэффект өрістің әсерінен молекулалардың бейімділік бұрышының периодты бұзылыстары пайда болғанда ғана С * фазасының макроскопиялық поляризациясын тудыруы мүмкін. Жоғарыда келтірілген тұжырымдар C (C *) смектикалық фазасының құрылымы мен қасиеттері фазалық ауысу кезінде молекулалардың конформациясы өзгермейтініне тікелей байланысты болды, алайда молекулалардың алифатикалық тізбектерінің көлбеуі пайда болатын модель қатты орталық бөліктердің көлбеуінен айтарлықтай аз болуы, молекулалардың тиімді бейімділік бұрышының төмендеуіне байланысты алкил тізбегінің ұзындығының ұлғаюымен Ps төмендеуін түсіндіруге мүмкіндік береді. Осылайша, Sm - C * -де ферроэлектрлік дұрыс емес сипатқа ие, ал поляризацияның пайда болуы - молекулалардың қисаюынан, режиссерлік өрістің кеңістіктік біркелкі еместігінен және LC молекулаларының конформациялық күйінің өзгеруінен болатын бағдарлық деформацияның салдары. Шолудың қалған бөлігі (1.3-бөлім) LB пленкаларын дайындау мен құрылымына арналған, соның ішінде сұйық-газды интерфейсте бір қабаттардың пайда болуы мен фазалық күйі, тасымалдау техникасы, пленкалардың құрылымдық түрлері, гетеромолекулярлық моноқабаттар мен супертаңбалар және полярлық фильмдер. Соңғылары практикалық қолдану тұрғысынан олардың ықтимал пиро немесе ферроэлектрлік қасиеттеріне бағдарлануда маңызды болып табылады және оларды жоғары қысылған полярлы қабаттан немесе әр түрлі молекулалардың ауыспалы моноқабаттарынан Шефер әдісімен қалыптастыруға болады. Айта кету керек, кез келген жағдайда түзілген пленка термодинамикалық тепе -теңдік құрылымға ие болуы міндетті емес. Мономерлі пленкалармен салыстырғанда полимерлі LB пленкалары едәуір тұрақты құрылымға ие болуы керек. Су-ауа шекарасында бір қабатты полимерлену жағдайында мономерлі молекулалардың химиялық құрылымының және полимерлену шарттарының бір қабатты тұрақтылыққа әсері қарастырылады. LB пленкаларын немесе субстратқа дәйекті салынған бір қабатты полимерлеу кезінде құрылымдық өзгерістер сонымен қатар көптеген параметрлерге байланысты: тұндыру шарттарына, полиреакция аймағының көлеміне, бастапқы құрылымның түріне және мономердің химиялық құрылымына. Полимер молекулаларынан түзілетін бір қабатты қабаттардың қасиеттері полимердің түріне, молекулалық салмағына, сополимер компоненттерінің құрылымына, иілгіш қосылыстардың болуына және полимер фрагменттерінің конформациялық күйіне байланысты. Осылайша, бір қабатты материалдың тұрақтылығы мен біртектілігі субфазаның бетіне полимер молекулаларының таралуымен байланысты, бұл өз кезегінде полимер тізбегінің икемділігіне және негізгі және бүйірлік тізбектердің полимерлік фрагменттерінің бірігуіне байланысты. . Бүйірлік тізбектердің алифатикалық үзінділерінің ұзындығының ұлғаюы (С16 -дан бастап) олардың кристалдануына әкеледі. Сек. 1.4 интерфейстегі ұйымдасқан жүйелердегі күрделі қосылыстар ретінде тәж эфирлерінің құрылымы мен олардың қасиеттері туралы жалпы түсініктерге арналған. Иондардың байланысы кезінде пайда болған металл кешендері неғұрлым тұрақты болса, катиондардың геометриялық өлшемдері мен макроциклдердің қуыстары соғұрлым аз ерекшеленеді. Айта кету керек, оттегі макроциклдары сонымен қатар протон-донордың кейбір шеткі фрагментімен молекулааралық сутек байланысын құруға қабілетті. «Қатты» тәж эфирлері үшін (дибенцо-18 тәжі-6) макроцикл қуысының өлшемдері мен металл комплекстеріндегі молекула симметриясының шамалы өзгеруі тән, ал «икемді» тәж эфирлері үшін (дибенцо-24-тәж) -8) - конформациялық әртүрлілік. Алайда, күрделі процестерді талдағанда, басқа факторларды да ескерген жөн: тәж эфирлеріндегі еріткіштің, анионның және орынбасарлардың табиғаты. Ауыстырылмаған макроциклді қосылыстар, әдетте, молекуланың гидрофильді және гидрофобты бөліктері арасындағы тепе -теңдіктің болмауына байланысты тұрақты бір қабатты түзбейді. Ауыстырылған макроциклдар жағдайында мұндай жүйелерде фазалық ауысу механизмі туралы консенсус жоқ. Сұйық кеңеюден конденсацияланған күйге фазалық ауысу изотермада экстремумның пайда болуына сәйкес келеді, ол қысудың төмендеу жылдамдығында үстіртке айналуы керек. Макроциклді қосылыстардың бір қабатты құрамындағы иондар жиынтығына қатысты селективтілік тәртібі ерітінділердегі тәртіпке сәйкес келе бермейді. Тәж эфирлерінің бір қабатты және LB пленкаларын зерттеу перспективасы «қонақ-хост» түрінің өзара әрекеттестігінің селективтілігімен және функционалды белсенді пленка элементтерін құруға болатын алынған жүйенің бағытталған реттелу мүмкіндігімен байланысты. . сұйық кристалды металл кешендері. Алғашқы таяқша тәрізді лантаноидты металломезогендер синтезделіп, Ю.Г. Галяметдинов. Түрдегі кешендердің рентгендік құрылымдық зерттеулері олардың құрылымы кем дегенде лантанидтер тобының элементтерінің ортаңғы бөлігі үшін бірдей екенін көрсетті. Металл атомының жақын ортасы үш оттегі атомынан, Шифф негізіне негізделген бейтарап лигандтардан және нитрат топтарының алты оттегі атомынан тұрады. Координациялық полиэдрон - бұрмаланған квадрат антипризм. Лантанид мезогендерінің мезоморфтық қасиеттері, ең алдымен, келесі параметрлерге тәуелді: металды комплекстеу агентінің түріне, лигандтардың алкилді тізбектерінің ұзындығына, лиганд пен анионның түріне, олардың өзгеруі мүмкін. фазалардың ауысу температурасын және комплекстердің смектикалық фазаларының тұтқырлығын төмендету. Мезофазаның магнит өрісі арқылы бағдарлануға қабілеттілігі ортаның магниттік анизотропиясының шамасына байланысты. ГМ ~ Н2 өрісінде ЖҚ әсер ететін бағдарлану бұралу моменті. Кейбір лантанидті мезофазалардың мәндері кәдімгі диамагнитті және парамагнитті ЖК анизотропиясынан бірнеше жүз есе асып кететіндіктен, магниттік өрістердің айтарлықтай төмендеуінде бағдарлық әсерлерді байқауға болады. Бұрын әр түрлі табиғаттағы (Cl, NO3, SO4CnH2n + 1) иондары бар лантаноидты кешендерді зерттеулер тек қана жаппай күйде жүргізілген, бірақ модельдік есептеулер жүргізілмеген, өріс әсерінің өзгеруімен температуралық мінез -құлық. зерттелмеген. Бұл кешендерден тұрақты пленкалық құрылымдарды құру мүмкіндіктері мен олардың Лангмюр қабаттарының анизотропиясын басқарудың бағдарлық мүмкіндіктері де зерттелмеген. 2 -тарауда LC қосылыстары мен олардың негізінде жасалған пленкалардың көлемдік үлгілерінің құрылымын бағдарлау мен зерттеу үшін жасалған қондырғылар мен техниканың (оның ішінде есептеулердің) сипаттамасы бар. Бағдарлы әсер ету механизмімен объектінің құрылымдық параметрлерінің корреляциясын орнату оның құрылымының сыртқы әсерлердегі әрекеті және оны мақсатты түрде өзгерту мүмкіндігі туралы қосымша ақпарат береді. Осы пікірлер бойынша құрылымдық зерттеулер үшін сұйық кристалды қосылыстарды әр түрлі әдістермен бағдарлауға және олардың рентгендік фотографиясын орнында жүргізуге мүмкіндік беретін аспаптық кешен құрылды (2.1 бөлім). Кешен URS-2.0 рентген қондырғысының негізінде салынған және оған мыналар кіреді: температуралық камерасы бар магниттік камера және полимерлік үлгілерді созуға арналған кіріктірілген механизм, қондырмалары бар әмбебап URK-3 рентгендік камерасы ол LC үлгілерін электр өрістері арқылы жылытуға және бағдарлауға, ағын мен үздіксіз ығысу деформациясына мүмкіндік береді. Шашыраңқы интенсивтілікті жазық (немесе цилиндрлік) фотопленкаға немесе пленка кассетасының орнына орнатылған кезде РКД-1 сызықтық координат детекторының көмегімен жазуға болады. Дөңгелек саңылаулары бар және үлкен базалық арақашықтықтары бар қатты коллиматорларды қолдану сәуленің өте аз айырмашылығын қамтамасыз етеді (1 · 10-3 аспайды), үлкен кезеңдерді тіркеу мүмкіндігін (100-ге дейін) және коллимациялық түзетулерді енгізуді қажет етпейді. Langmuir-Blodgett пленкалары бойынша шашырауды тіркеу үшін RKDrev кіріктірілген детекторы бар KRM-1 рентгендік камерасы қолданылды. 2.2). LB пленкаларын рентгендік түсіру субстраттың орныққан орнында жайылым бұрышында жүргізілді, бұл әрбір жеке шағылыстың қарқындылығын дәйекті түрде жоғарылату арқылы дифракциялық үлгіні жазуға мүмкіндік береді. Сүзілген (Ni сүзгісі) CuK сәулеленуі рентгендік суретке түсіру үшін қолданылды. Үздіксіз спектрі бар сәулелену компонентіне байланысты әсерлер әр түрлі жоғары кернеудегі рентгендік фотография арқылы анықталды. Кейбір жағдайларда бұл компонентті сүзу үшін Ni және Co сүзгілерінің комбинациясы қолданылды. LB пленкаларының құрылымын зерттеу сонымен қатар электронды дифракция режимінде жұмыс істеген кезде EMV-100L трансмиссиялық электронды микроскопы мен P4 NT-MDT сканерлеуші зонд микроскопының көмегімен атомдық күш режимінде жүргізілді. Рентген және электронды дифракция үлгілерін өңдеу денситограмманы компьютерлік өңдеуге мүмкіндік беретін автоматтандырылған денситометриялық кешенде жүргізілді. Кешен MF-2 микрофотометрінің негізінде жиналған, үстел үсті жетегімен, орын ауыстыру шкаласымен және DP 1M денситометрден жазу жүйесімен жабдықталған. Аспаптық сәулелік дивергенция өрескел түйіршікті поликристалды үлгінің шағылысу енінен анықталды. Оның жуықтау функциясын есепке алғанда Гаусс функциясы қолданылды. Сұйық кристалды қосылыстардың құрылымын қарастырған кезде, шағылыстың радиалды дифракциялық енінен g1 паракристалдық бұзушылықтар (ұзақ мерзімді тәртіп бұзушылықтары) және когерентті шашырау аймақтарының өлшемдері есептелді. S бағдарлану дәрежесі мен үлгідегі қабат құрылымының (мозайкость) және молекулалардың сәйкес шашырау бұрыштарының орташа мәндері I () төмен және кең бұрышты шағылыстардың азимутальды жағындысынан бағаланды. . Зерттелетін молекулалардың құрылымы туралы алдын ала ақпарат (2.4 бөлім) күрделі химиялық қосылыстардың құрылымдық зерттеулерінде өте маңызды. Молекулалардың энергетикалық қолайлы конформациясын іздеу компьютерлік модельдеудің көмегімен жүргізілді: MM + әдісі, геометриялық оңтайландыру. Мезогенді молекулалар негізінде түзілген LB пленкасының смектикалық қабаттары немесе қабаттары арқылы шағын бұрыштық рентгендік дисперсиялық деректерді түсіндіру құрылымдық модельдеуді қолдану арқылы жүзеге асырылды (2.5-бөлім). Қабат құрылымын модельдеу молекулалық модельдеу бағдарламасында салынған молекулалардан қабаттың құрылымды құрайтын фрагментін қалыптастырудан және қабаттың көлденең қимасында электрон тығыздығын анықтайтын атомдық координаттар жиынын құрудан басталды. Қабат жазықтығына нормаль бойынша атом координаттарының проекциясы қабатты құрылымдық амплитудасын және бірөлшемді модель шеңберінде көпқабатты жүйе бойынша шашырауды есептеу үшін қолданылады. F (Z) қабатының құрылымдық амплитудасы мына формуламен есептеледі, мұнда fj және zj-сәйкесінше қабаттың құрылым құрушы фрагментінің атомдарының амплитудалары мен координаттары, ал Z-шашырау кеңістігіндегі координаталар. Көп қабатты жүйе бойынша шашыраудың I (Z) интенсивтілігі dz - қабаттың қалыңдығы, ал M - қабаттар саны ретінде есептеледі. Қабаттың қалыңдығы рентгендік эксперименттен алынған қабатаралық дифракция кезеңіне тең етіп орнатылды. Модельдеудегі негізгі сәйкестендіру параметрлері - молекулалардың қабатқа бейімділігі және олардың үзінділерінің іргелес қабаттарда қабаттасуы. Шындығында, параметрлер көп, өйткені жалпы жағдайда молекулалардың қисайған кезде азимутальды бағдарын орнату керек және рұқсат етілген диапазонда олардың конформациясын өзгерту қажет. Сәйкестендірудің сәйкес келетін критерийлері-бұл экспериментте алынған бірнеше шағылыстың интенсивтілік коэффициенттерінің қайталануы және минималды R-факторы. Экспериментпен салыстырғанда рентгендік фотографияның геометриясын, поляризацияны, абсорбцияны және үлгінің мозаикасын ескере отырып, есептелген қарқындылық өзгертіледі. Ірі смектикалық құрылымдар кезінде үлгінің бағдарлану дәрежесіне байланысты азимутальды интенсивтіліктің таралуы ескеріледі. Сонымен қатар, фонға айдалатын интенсивтілікті (температуралық фактордың әсері) ескеру қажет. Бұл үшін (ауамен шашыраған интенсивтілікті алдын ала шегергеннен кейін), дискретті шыңдар мен олардың астындағы фондағы интенсивтілік коэффициенттері бағаланады, содан кейін есептелген максимумдардың интегралды интенсивтілігінен фондық интенсивтіліктің сәйкес фракциялары алынады. Электронның тығыздығы (оның қабатты жазықтыққа нормаль бойынша проекциясы) тек реттелетін параметрлерді өзгерту кезінде дифракция үлгісіндегі өзгерістердің динамикасын бақылау үшін қажет. Есептеуде құрылымды құрайтын фрагменттің әрбір атомындағы электрондар саны мен сәйкес атомдық радиустар қолданылады. Су-ауа интерфейсіндегі молекулалық қабаттардың мінез-құлқын зерттеу және олардың негізінде көп қабатты пленкаларды жобалау үшін су бетінде әр түрлі температурада және болған кезде молекулалық қабаттардың пайда болуына мүмкіндік беретін LB автоматтандырылған қондырғысы (2.6 бөлім) құрылды. магнит өрісінің күйін бақылау және қалыптасқан қабаттарды әр түрлі әдістермен қатты субстратқа (кремний немесе коллодион) беру. Қондырғыш қалқыма қабаттың екі және бір тосқауылдық сығылуымен бір және екі табақшалы режимде жұмыс істей алады және пленканы субстратқа қолдану процесінде оның қысымын сақтай алады. Қысымның бір молекуладағы ауданға тәуелділігі (-А изотермасы) дисплей экранында нақты уақытта файлды сақтай отырып көрсетіледі. Моноқабатты қалыптастыру кезінде барлық жағдайда бастапқы жабу коэффициенті біреуден аз болды. Еріткіш ретінде хлороформ, бензол, гептан пайдаланылды. Ерітінділердің жұмыс концентрациясы 0,2-0,5 мг / мл құрайды. Сығу еріткіш буланғаннан кейін басталды (30 минуттан кейін). Кедергінің 3-5 мм / мин жылдамдықпен қозғалысы көп жағдайда қалқымалы қабаттардың квазистатикалық қысу режимін іске асыруға мүмкіндік берді. 3-тарауда CH2 = CH-COO-CH2-C * (CH3) H- (CH2) 2-COO- (C6H4) 2-OR және ахиральды CH2 = CH-COO- ( CH2) 6 -О-С6Н6-СОО-С6Н6-О-R` LC мономерлері (M), олардың қоспалары (MIX), сонымен қатар оларға негізделген гомо- (Р) мен сополимерлер (CPL) полярлық қасиеттерге проекциясы молекулалық құрылымы мен құрамына байланысты таб. 1. Рентген сәулелерінің дифракциялық үлгілерін индекстеу рефлексиялардың жойылуын кейіннен талдай отырып және ғарыштық топқа жетумен M1 және M2 хиральды мономерлері моноклиникалық жүйе шеңберінде сипаттауға болатын смектогенді кристалды құрылымдар құрайды деген қорытынды жасауға мүмкіндік береді. P21 ғарыштық тобының симметриясымен. Барлық жағдайларда молекулалардың бас-құйрық қаптамасы қабатта да, қабаттан-қабатқа да жүзеге асады, алайда тек M2 хиральды мономерінің құрылымында (a = 9.89, b = 8.84, c = 34.4, = 125, 7o, n = 4, = 1,315 г / см3), көлденең дипольдік моменттердің параллель бағытталуы (м2.5 Д) жүзеге асады. М хиральды мономері 2 қабатты периодтылық орамасы бар (a = 5.40, b = 8.36, c = 56.6, = 112.4o, n = 4, = 1.311 г / см3), онда молекулалардың дипольдік моменттері (m4.7) D) димерлердің пайда болуына байланысты компенсацияланады. Мономерлер мен гомо- мен сополимерлердің фазалық түрлену схемалары М2 R = CO-C7H SmF1 * -58оС-SmF2 * -77oC-SmC1 * -130oC-SmC2 * -151oC-I Балқу кезінде М1 SmF * фазасын құрайды. периодымен 30, 5 және қабаттардағы молекулалардың бейімділігі 26 °. Молекулалардың қисаюын азайту азимутальды детунингті жеңілдетеді, бұл екі қабатты құрылымның бір қабатты құрылымға айналуын жеңілдетеді. SmF * фазасындағы димерлер жойылмайды, сондықтан дипольдік моменттердің компенсациясы да сақталады. М2-де азимутальды детунинг және радиалды бұзылулардың пайда болуы қосымша диполь-дипольдік өзара әсерлесу есебінен тежеледі, сондықтан балқу кезінде Cr-H * фазасы түзіледі (a = 4.53, b = 9.18, c = 34.5, = 117.1o , n = 2, = 1, г / см3) Р21 симметриясымен бірдей. Cr-H * фазалық қабаттағы молекулалардың көлденең дипольдік моменттері үшін өтемақы жоқ. Ахиральды мономерлер M3 және M4 кристалды фазада полектік симметриялы смектогендік типтегі моноклиникалық құрылымдарды құрайды: P21 M3 үшін (a = 5.20, b = 10.62, c = 33.4, = 128o, n = 2, = 1.072 г / см3) және Р2 М кезінде (a = 16.0, b = 4.96, c = 37.2, = 113o, n = 4, = 1.246 г / см3). P21 ғарыштық тобы М3 молекулаларының осьтерінің параллельге қарсы бойлық және параллель көлденең бағыттылығын талап етеді, ал Р2 тобы жұптық параллельді бағытты және М4 молекулаларының бойлық және көлденең осьтерін қажет етеді. М3 және М молекулаларында С = О топтарының дипольдік моменттерінің дұрыс бағытталмауы салдарынан жалпы көлденең диполь моменті m 1 D. Қыздырғанда М3 SmC және N құрайды, ал М4 SmA мен N мезофазаларын құрайды. Нематикада М3 -де бойлық және бүйірлік қаптамадағы бұзылулар параметрлерінің қатынасы қабат құрылымының толық жойылмағанын көрсетеді. М4 нематикалық фазасында жағдай керісінше болады, бұл классикалық нематикалық фазаға тән. Хиральды және ахиральды молекулалардың аралас композицияларында зерттелген концентрация диапазонында (1 -кесте) кристалдық күйдегі фазалық бөліну әрдайым байқалады, ал мезоморфиялық күйде бұл араласатын компоненттердің құрылымы мен қатынасына байланысты. Сонымен, аралас молекулалардың ұзындығының айырмашылығының төмендеуімен фазалық бөлінуге бейімділік артады. Алайда, M1 және M2 хиральды компоненттері бар қоспалардағы хиральды компоненттердің концентрациясының фазалық бөлінуге әсеріне қатысты жағдай өзара керісінше. М1 концентрациясының жоғарылауымен фазалық бөлінуге бейімділіктің жоғарылауы олардың араласу қабілетін төмендететін салыстырмалы тұрақты димерлердің пайда болуымен байланысты. Зерттелген қоспаларда бастапқы компоненттерге қарағанда күшті полярлық қасиеттерді күтуге болмайды. М1 және М2 мономерлерінен бос радикалды полимерлеу нәтижесінде алынған хиральды гомополимерлер Р1 және Р2 екі қабатты құрылымы бар SmF * және SmC * фазаларын құрайды. Рентгендік экспериментпен ең жақсы келісім тұрғысынан алғанда, бүйірлік топтар негізгі тізбекке бейім және олардағы С-СН3 фрагменттері бүйірлік топтардың көлбеу жазықтығында жататындай бағытталған. Бұл жағдайда екі қабатты қабаттардағы С = О топтарының дипольдік моменттері көлбеу жазықтыққа бірдей бағытталған болып шығады. Бұл модель P1 және P2 молекулаларының құрылымын компьютерлік модельдеудегі энергия сметасымен де расталады. Магнитті (1,2 Т) және тұрақты электрлік (700 кВ / м) өрістерге бағытталған полимерлердің рентгендік дифракциялық үлгілері хиральды сектикаға тән, бірақ олардан бағаланатын құрылымдық параметрлер бағдарлау механизмінің айырмашылығына байланысты кейбір айырмашылықтарға ие. Смектикалық қабаттар магнит өрісіне және электр өрісінің бойына перпендикуляр бағытталған. Электр өрісінің қабат пен қабатішілік құрылымдардың трансляциялық реттелуіне әсері магнит өрісіне қарағанда әлсіз. Геликоидтың ашылуы байқалмайды. Ахирал Р3 және Р4 гомополимерлері. Рентгендік дифракциялық зерттеулер Р3 полимері 59,5 және екі қабатты периодтарға сәйкес келмейтін SmA үш құрылымын құрайтынын көрсетеді. SmA-SmAd1 мен SmAd1-SmAd2 құрылымдық трансформациялары мезогендік топтарды негізгі тізбекпен байланыстыратын түйіндердің икемділігінің өзгеруімен де, негізгі тізбектің икемділігінің өзгеруімен байланысты әсерлерге негізделген сияқты. P3 бұрылу мен созылу арқылы ғана бағытталуы мүмкін. Бұл жағдайда бағдарланбаған үлгімен салыстырғанда қабат кезеңінің өзгеруінде (айналу) және қабатаралық бұзылуларда (айналу, созылу) көрінетін полимер құрылымына бағдарлаушы әсердің әсері табылды. Бүйірлік топтардың құйрығында қосымша C = O фрагменті бар Р4 полимері екі смектикалық фазаны құрайды - SmF және SmC. Р4 бүйірлік топтардың көлденең дипольдік моменттері D -ден кіші болғандықтан, бұл полимерде күшті полярлық қасиеттерді анықтауға қатысты болжам теріс. М1 және М3 мономерлеріне негізделген сополимерлер. Рентгендік дифракция үлгілері Sm * F және Sm * C фазаларына сәйкес келетін, бірақ хиральды және ахиральды компоненттердің арақатынасына байланысты шағылыста интенсивтіліктің азимутальды таралуымен ерекшеленетін магнит өрісі бағытталған сополимерлерден алынды. CPL1-375-те екі фазадағы рентгендік үлгілер кітап сөресі деп аталатын құрылымға сәйкес келеді, CPL1-350-де олар хиральды смектикалық фазаларға тән, ал CPL1-325-тің рентгендік үлгілері шеврон типті құрылым. Тұрақты электр өрісімен бағдарланған кезде мұндай айырмашылықтар байқалмайды. Әр түрлі бағдарлау механизміне байланысты электрлік және магниттік бағытталған сополимерлердің (сонымен қатар Р1 гомополимерінің) құрылымдық параметрлері ерекшеленеді. Сополимерлердің екі қабатты құрылымын модельдеу және дифракциялық есептеулер бұл айырмашылықтарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Осылайша, CPL1-375 және CPL1-325-те қос қабатты құрайтын қабаттар құрамында хиральды және ахиральды компоненттердің қатынасында ерекшеленетін құрамы бар, яғни бір қабатта сәйкесінше P1 немесе P3 компоненттері бар. басқа, компоненттердің қатынасы шамамен бірдей. Бірінші жағдайда, бұл, шамасы, спираль спиральының қадамының белгілі бір ұлғаюына, ал екіншісінде - геликоидты құрылымның бұзылуына әкелді. CPL1-350-де екі қабатты қабаттардың құрамы бірдей, тек онда электр өрісінің әсерінен бүйірлік топтардың бағдарлану дәрежесі магнит өрісі жағдайына қарағанда жоғары болып шығады. Бұл сополимердің макроскопиялық поляризациясына әкелетін спиральды құрылымның деформациясының белгісі. Бүйірлік топтардың әр түрлі бағдарлары бар CPL1-350 фрагменттерінің энергетикалық сметасынан, ең төменгі энергия екі қабатты қабаттардағы хиральды және ахиральды бүйірлік топтардың арақатынасымен сипатталатын фрагментке ие екенін көрсетеді, бұл екеуінің де азимутальды бағыттарына қарама-қарсы. сол және басқалары іргелес қабаттарда және бүйірлік топтардың негізгі тізбекке көлбеуі. Фрагменттің бұл құрылымы дифракция расталған модельге қайшы келмейді. Бұл жағдайда екі қабатты қабаттардағы поляризация бір бағытта болуы керек. Айта кету керек, CPL1-350 фрагменті үшін негізгі тізбекке қатысты хиральды топтардың әр түрлі азимутальды бағдарлары бар полярлық күйлер арасындағы энергия айырмашылығы CPL1-375 немесе P1-ге қарағанда аз, бұл құрылымды ауыстырып қосуға мүмкіндік береді. төменгі электр өрісі. М1 және М4 мономерлеріне негізделген сополимерлер қос қабатты SmF * және SmC * фазаларын құрайды. Хиральды және ахиральды ахиральды компоненттердің әр түрлі қатынасы бар сополимерлер үшін SmC * фазасының құрылымдық параметрлерінің температуралық өзгерістері байқалады, олар екі қабатты қабаттардағы хиральды және ахиральды топтардың әр түрлі мазмұнынан туындаған (жағдай бірдей) М1 мен М3 негізіндегі сополимерлер жағдайындағыдай). Яғни, екі қабатты CPL1-475 және CPL1-425 екі фазалы жүйе ретінде қарастырылуы мүмкін. CPL1- жағдайында полярлық қасиеттерді анықтау перспективасы CPL1-350-мен бірдей, бірақ ахиральды бүйірлік фрагменттердің құйрығындағы эфирлік топтардың өзара әсерлесуіне байланысты сополимер құрылымы тұрақсыз. М2 және М мономерлеріне негізделген сополимерлердің айрықша ерекшелігі SmF * -SmC * ауысуының салыстырмалы жоғары температурасы және SmF * фазасына қарағанда SmC * мезогендік топтардың бейімділік бұрышының айтарлықтай аз болуы, бұл азимутальды детундауды жеңілдетеді. CPL2-375 екі қабатты құрылымы хиральды компоненттің дипольдік моменттерінің ішінара өтелуі бар сол құрамды қабаттардан тұрады. CPL2-350 мұндай компенсацияға ие емес (оның құрылымы CPL1-350 құрылымымен бірдей) және поляризация күшті болуы керек. Көлденең диполь моментінің төмен болуына байланысты (CPL1-350-ге қарағанда) CPL2-350 құрылымы электрлік ауысу мүмкіндігіне қарағанда консервативті болып табылады. Ең ықтимал модель-CPL2-325: SmF * фазасында құрамы тең емес, бірақ поляризация бағыты бірдей екі қабатты қабаттар; SmC * фазасында азимутальды детунингке байланысты полярлық қасиеттер әлсірейді, ал SmA фазасында бүйірлік топтардың толық азимутальды бұрылуына байланысты құрылым полярлы болмайды. SmF * және SmC * макроскопиялық поляризация тек деформация кезінде пайда болуы мүмкін, бірақ хиральды компоненттің салыстырмалы түрде аз мөлшеріне байланысты әсер күшті бола алмайды. 4-тарау полярлық Лангмюр-Блоджетт пленкаларын дайындауға және олардың құрылымын фотополимерлеу арқылы тұрақтандыруға арналған. Жасанды түрде салынған пленкалық конструкциялардың тұрақсыздығы олардың заңдылығын, тіпті тұтастығын бұзуға әкеледі, нәтижесінде негізгі функцияның орындалуын қамтамасыз ететін қасиеттердің ішінара немесе толық жоғалуына әкеледі. Бастапқы материал ретінде М1, М2, ахиралды фенилбензоат М3, М4 және олардың қоспалары қосылды. Құрамында акрилат тобы бар, бұл оларды су бетіндегі бір қабатты және сынапты шамның ультракүлгін сәулеленуін қолдана отырып, қатты субстратта көп қабатты пленкада полимерлеуге мүмкіндік берді. Мономерлі бір қабатты қалыптастыру кезінде алынған типтік α-А изотермалары суретте көрсетілген. 1. Барлық молекулалардың гидрофобты құйрығы мен гидрофильді басы болады, бірақ молекулаларда басқа гидрофильді және гидрофобты топтардың болуы оларды классикалық амфифилді қосылыстарға жатқызуға мүмкіндік бермейді. Конденсацияланған фазадағы молекулалардың аудандарының қатынасы мен молекулалардың көлденең қимасынан барлық мономерлер бір қабатты құрайды, олардың молекулалары су бетіне қиғаш орналасқан. Бір қабатты қабаттардың тығыздығы мен тұрақтылығы (қирау қысымымен анықталады) бифенилдерде фенилбензоатқа қарағанда жоғары болады және олар молекулалардың гидрофобты құйрығының ұзындығының ұлғаюымен ұлғаяды. Бифенилдер мен фенил бензоаттардың (М1-М3, М2-М3) қоспаларынан түзілетін бір қабатты материалдардың тұрақтылығы олардың қатынасына байланысты. Ең үлкен оң әсерге бифенилдердің (75%) М1 немесе М2 жоғары концентрациясында қол жеткізіледі. Жоғары концентрацияда М3 - ең нашар көрсеткіш. Ал мономерлі бір қабатты изотермалар фотополимерленудің ұтымды шарттарын таңдауға мүмкіндік береді. Мономерлі моноқабатты ультракүлгін сәулелендіру кезінде М3 мономерінің бір қабатын қоспағанда, барлық жағдайда олардың шөгуі байқалады (қысымның күрт төмендеуіне әкелетін бір молекуладағы ауданның төмендеуі) (1 -сурет). Гомомолекулярлы бір қабатты ультракүлгін полимерлеу олардың тұрақтылығының жоғарылауына әкелмейді, мысалы, М2 (тұрақтылықтың төмендеуі) және М3 (қысымның өте баяу өсуі қысу кезінде бір қабатты бұзуды көрсетеді) жағдайында. Күріш. 1. -Жүзбелі қабаттардың изотермалары: a - M1 және P1; b - M3 және P3: мономерлі (1), ультракүлгін сәулеленуден кейінгі мономерлі (2) және полимерлі (3) М1-М3 және М2-М3 қоспаларының ультракүлгін сәулеленетін өзгермелі моноқабаттарының тұрақтылығы, сондай-ақ бастапқы мономерлі моноқабаттар олардағы бифенилдердің құрамына байланысты ал жоғары концентрацияда (75 %) бастапқы мономерлі моноқабаттардың тұрақтылығынан асып түседі. Тарақ тәрізді полимер Р1 (М1 мономеріне негізделген) молекулалары негізінде түзілген бір қабатты қабаттар мономерліден гөрі тұрақты, бірақ рентгендік әдіспен олардың негізінде берік субстратта алынған тұрақты көпқабатты құрылымды табуға тырысады. сәтсіз болды. Полимердің бір қабатты қабатындағы полимердің бүйірлік топтарының орнын анықтау үшін құрылымдық аралықтар рөлін атқаратын Р полимер мен қорғасын стеаратының ауыспалы моноқабаттарының LB пленкасы болып табылатын күрделі тор (супержабық) жасалды (2 -сурет). 2). Қорғасын стеаратынан жасалған көп қабатты LB пленкасынан алынған өте бұрыштық рентген сәулелерінің дифракциялық үлгілерін салыстыру полимердің бүйірлік топтары негізінен пленка жазықтығында орналасқанын анықтауға мүмкіндік берді. су беті. Полимерлі пленкада қабаттық заңдылықтың болмауы судың бетінде екі өлшемді шарға негізгі тізбекті салудың мүмкін еместігіне байланысты өзгермелі қабаттың бетінің тегіс еместігінен туындайды. Күріш. 2. Қорғасын стеараты (а) мен қорғасын стеараты (б) моноқабаттарынан құрастырылған LB үлдірінің кіші бұрыштық дифракция үлгілері, үстіңгі ұштың моделі және одан есептелген дифракция (оң жақта). Осылайша, LB тұрақты полимерлі пленкаларды алу мәселесін шешудің екі әдісі бар: 1 - қатты субстраттағы мономерлі көпқабатты пленкаларды ультракүлгін полимерлеу арқылы және 2 - ультракүлгін полимерленген қалқымалы моноқабаттардан көпқабатты құрылымды туралау арқылы. Шеферге сәйкес жасалған М1 мономерінің көпқабатты пленкасы Р1 полимерінің бүйірлік топтарымен бірдей қабаттардағы молекулалардың бағдарлануымен полярлы екі қабатты құрылымға ие. Екі қабатты периодтылығы бар құрылымның пайда болуының себебі-екінші бір қабатты реактивті тұндыру немесе молекулалардың бір бөлігін субстраттағы қабаттан бастан төңкеріп шығару. М1 пленкасының ультракүлгін сәулеленуі полимерлік тізбектің пайда болуы кезінде оның полярлық қасиеттерін төмендетуге тиіс болатын иілу түрінде ақаулардың пайда болуына байланысты оның жиілігін шамамен 1,5 есе ұлғайтуға әкеледі. L1 пленкасы M1 судағы полимерленген ультракүлгін сәулесінен Шаферге сәйкес түзілген, смектикалық F фазасындағы Р1 полимерінің құрылымына өте жақын екі қабатты құрылымға сәйкес келетін дифракциялық үлгіні береді. Бұл жерде модельдеу екі қабатты изотактикалық полимердің (бір жақты тарақ) екінші қабатты қабатының синдиотактикалық полимердің екі қабатты құрылымынан (екі жақты тарақ) реактивті шөгуінен туындайтын екі қабатты құрылымды ажыратуға мүмкіндік береді. 3. Екінші нұсқа үшін сәйкессіздік коэффициенті (R коэффициенті) айтарлықтай төмен болғандықтан, изотактикалық-индиотактиканың судан бөлінген кезде бір қабатты болып конформациялық түрленуі туралы қорытынды жасауға болады. Күріш. 3. М1 мономері мен сәйкес қабатаралық дифракциялық қисыққа негізделген ультракүлгін полимерленген бір қабатты LB пленкалардың құрылымдық модельдері: а) изотактикалық молекулалар үшін (R = 0.335) және б) синдиотактикалық молекулалар үшін (R = 0.091%). М2, М3 және М4 мономерлерінің LB пленкалары бір қабатты периодтылыққа ие құрылымға ие, бірақ қабаттардағы молекулалардың параллель орналасуы бар кристалды фазадан айырмашылығы. Қабатаралық кезеңдерде кристалды және смектикалық С фазаларына ұқсас құрылымдар мономер М3 мономерлерінен әр түрлі қысымда алынды. Бұл бір қабатты конденсацияланған фазада сұйық кристалды фазаның екі өлшемді аналогы да бар екенін көрсетеді. М2, М3 және М4 мономерлі қабықшаларының тән ерекшелігі - олар C = C байланысын экранға шығаратын және полимерленуді болдырмайтын көршілес қабаттардағы соңғы топтардың қабаттасуы. Осылайша, M3 және M4 мономерлерінің LB пленкаларының ультракүлгін сәулеленуі скринингтік әсерге байланысты пленкада ешқандай құрылымдық өзгерістерге әкелмейді. Ультракүлгін полимерленген M2 және M4 моноқабаттарынан жасалған пленкалардың құрылымы да смектикалық фазадағы тарақ тәрізді полимердегідей екі қабатты емес, бір қабатты периодтылыққа ие. М2 және М4 молекулаларының құйрығындағы эфирлік топтардың өзара әрекеттестігі, екі қабатты құрылымның пайда болуымен конформациялық трансформацияны болдырмайды. Ультракүлгін сәулелендірілген М3 моноқабаттарынан біркелкі еместігіне байланысты (75% М3 қоспасы бар қоспадағыдай) тұрақты көп қабатты пленканы салу мүмкін болмады. M1-M3 және M2-M3 қоспаларының LB пленкаларында фазалық бөлу жоқ (MIX1-375 қоспағанда). Барлық пленкалар бір қабатты периодтылықпен және қабаттардағы молекулалардың параллель орналасуымен құрылымға ие. LB қоспаларының қабықшаларының құрылымында (MIX2-375 қоспасын қоспағанда), қабықтың ультракүлгін полимерленуіне жол бермейтін, іргелес қабаттардағы молекулалардың соңғы топтарының қабаттасу элементі бар. Бұл тұжырымды MIX1-375 қоспасының ультракүлгін сәулеленетін LB пленкасының 1,5 жылдан кейін болған өзгерістерімен растауға болады. Бір қабатты периодтылығы бар гетерофазалық құрылымдардың бірі М1 мономерінің кристалды фазасының кезеңіне сәйкес келетін кезеңмен екі қабатты құрылымға айналды. Ультракүлгін полимерленген MIX1-350 моноқабатты негізіндегі LB пленкасының электронды дифракциясын зерттеу пленкада негізінен мономерлік компонент бар екенін көрсетеді. Қабық құрылымының имитациясы мен рентген дифракциясын есептеу мұны растайды. Алынған нәтижелерге сүйене отырып, ультракүлгін сәулеленуден кейін моноқабаттардың тұрақтылығы олардың гетерофазасына байланысты төмендейді деген қорытынды жасауға болады. Моноқабаттар полимерлік компонентпен бірге мономердің едәуір мөлшерін қамтуы мүмкін. Полимерлік бүйірлік топтар пайда болатын стерикалық кедергілерге байланысты су бетінде жататындықтан, субстрат Шеферге сәйкес тасымалдау кезінде пленкамен байланысқан кезде, мономерлі молекулалар оған отыруы мүмкін. Ультракүлгін ультракүлгін полимерленген монокабаттар MIX1-375 негізіндегі пленкада мономерлік компонент те бар, бірақ шамалы мөлшерде. Симуляциялық және дифракциялық есептеулер бір қабатты периодтылықпен изотактикалық полимер молекулаларының полярлық құрылымын береді. Осылайша, қоспадағы фенилбензоат компонентінің концентрациясының жоғарылауы біркелкі емес қабаттың түзілуіне және нәтижесінде ультракүлгін полимеризациясынан кейін айқын гетерофазаға әкеледі. 5 тарауда макроциклді молекулалардың қуыстарынан (тәж эфирлерінен) көліктік арналары бар құрылымдардың Langmuir моноқабаттарында және LB пленкаларында олардың макроскопиялық бағытталуын бақылау мүмкіндігімен және соңғысының құрылымын тұрақтандыру мүмкіндігімен үйлесімді түрде зерттеулердің нәтижелері берілген. . Азометин мен энаминокетон фрагменттері бар әр түрлі алмастырғыштары бар дибенцо-18-тәж-6 және дибенцо-24-тәж-8-дің жаппай үлгілері (4-сурет) және олардың негізінде LB пленкалары, соның ішінде тәж эфирлерінің кешендері негізінде жасалған өткізгіш пленкалар. калий ундециленаты (KO-CO- (CH2) 9 = CH2), натрий лауринаты (Na-O-CO-C11H23) және фуллерен С60. Кристалдық фазадағы алмастырылмайтын тәж эфирлерінің жаппай үлгілері бірдей Р2 / м симметриялы моноклиникалық жүйеге қатысты құрылымдарды құрайды. Құрылымдар орау тығыздығына жақын, мұнда ортақ элемент бар - қабаттасатын қаптама, онда көрші молекулалардың алмастырушылары қабаттасады, бұл матогенді емес құрылымдарға тән (5 -сурет). Жасуша параметрлері тәждің өлшеміне және бүйірлік алмастырғыштардың ұзындығына байланысты, бұл орталық фрагменттің созылу дәрежесіне де әсер етеді. Алмастырғыштарда энаминокетон топтарының болуы жасушаның көлденең өлшемдерінің құрамына кіретін молекулалардың санына байланысты едәуір ұлғаюына әкеледі. Мұның себебі, көршілес молекулалардың энаминокетон фрагменттерінің жұптық байланыстарын жүзеге асыру кезінде молекулааралық ғана емес, сонымен қатар молекулааралық N-H O сутектік байланыстарының пайда болуында жатыр, бұл құрылымды энергетикалық тұрғыдан қолайлы етеді. Мұндай байланыстардың болуы осы қосылыстардың ИҚ спектрлерінің деректерімен жанама түрде расталады, мұнда 3416 см - 1 аймағында NH топтарының созылатын тербелістерінің кең және қарқынды сіңіру диапазоны бар (әдетте бұл диапазонның интенсивтілігі төмен) ). Мұндай тордың еруі нәтижесінде сутек байланыстарымен өзара байланысқан молекулалардың екі өлшемді фрагменттері қалады. Бұл фрагменттерді қаптаудағы бойлық бұзылулар көлденеңінен аз болғандықтан, қабат белгілері бар құрылым пайда болады. Шынында да, үлгіні магнит өрісінде еріту арқылы алынған рентгендік дифракция үлгісі нематикалыққа сәйкес келеді, бірақ шеврондық құрылым белгілері бар. Бұл циботактикалық нематикалық фаза деп аталады. Тәж эфирлерінің молекулалары алмастырғыштарда азометин фрагменттерімен әрекеттескенде, сутек байланыстары болмайды және нәтижесінде кристалдық тордың еруі кезінде классикалық нематикалық фаза түзіледі. Сутегі байланыстарының арқасында конструкция консервативті бола бастайды және бұл фактор LB технологиясы арқылы қалыптасқан қабатты құрылымдарды тұрақтандыру үшін қолданыла алады. Бір қабатты қабаттардың түзілуі және LB пленкаларының құрылымы. Langmuir моноқабаттарының түзілуі кезінде алынған изотермалар -A алмастырылмайтын тәж эфирлерінің молекулаларына негізделген қысымның өсуінің формасы мен басталуында әр түрлі болуы мүмкін. Белгілі болғандай, олардың жүруіндегі айырмашылық еріген молекулалардың қамту дәрежесіне немесе концентрациясына ғана емес, сонымен қатар шешуші дәрежеде субфазаның температурасына да байланысты. 17 -А -дан төмен температурада изотермалардың тән өркеші немесе үстірті болатыны анықталды, олардың орналасуы ауданда да, үстіңгі қысымда да қатаң бекітілмеген. Тәж эфирлерінің -А изотермаларында өркештің (немесе үстірттің) болуы, әдетте, фазалық ауысу механизмі туралы біржақты пікір жоқ болса да, сұйық кеңейтілген күйден конденсацияланған күйге фазалық ауысумен байланысты. Фазалық ауысудың түрі кинетикалық шектеулермен анықталады - қысу жылдамдығының төмендеуімен немесе алмастырғыштардың ұзындығының қысқаруымен өркеш үстіртке айналады. Температураның жоғарылауымен өркеш (немесе үстірт) нашарлайды, ал 23С -тан бастап ол енді байқалмайды, Cурет 2. 6. -А изотермаларының мінез -құлқының барлық байқалған ерекшеліктерін ескере отырып, өзгермелі қабаттағы құрылымдық түрлену механизмін төмендегідей түсіндіруге болады. Крон эфирінің молекулалары агрегацияға бейім, бірақ бұған тәж эфирінің молекулалары ұстайтын еріткіш молекулалары кедергі жасай алады. Қалыптасқан қабаттағы жинақталған және жинақталмаған молекулалардың қатынасы изотермадағы өркештің немесе үстірттің (фазалық ауысу) орнын анықтайды. Белгілі бір қысымға жеткенде (температураға байланысты) еріткіш молекулалары бір қабатты қабықтан сығылады және тегіс тәжді эфир молекулаларының агрегация механизмі іске қосылады. Бұл түсіндіруді кеңейтілген бір қабатты қайталама қысу кезінде тек тегіс изотерма алынады, өйткені түзілген агрегаттар енді ыдырамайды. Жоғары температурада (23-24 ° C) еріткіш бір қабатты түзілудің бастапқы кезеңінде су бетінен шыға бастайды және нәтижесінде тегіс изотерма алынады. Фазалық ауысу кезінде тәж эфирлерінің конформациялық қаттылығына байланысты, молекулалар кеңістіктік бағдарын өзгертеді, бір-біріне соқтығысады, содан кейін жиекте (қатаң тәж-6) соқтығысады немесе тәж аймағында бұрылады. агрегаттың түзілуі кезінде көрші молекулалардың тығыз байланысы, олардың бір-біріне қатысты бойлық ығысуымен жүзеге асады (икемді тәж-8). Бұл қалыптасқан бір қабатты құрылымның айырмашылығына жауап береді, нәтижесінде олардың негізінде алынған LB үлдірлерінің құрылымында. Рентгендік мәліметтерге сәйкес, олар сәйкесінше бір қабатты периодтылығы бар квази-екі өлшемді құрылымға немесе молекулалардың ішкі қабаттасуы бар сәйкес келмейтін екі қабатты құрылымға ие. Күріш. 6. -Крон-6-а10 изотермалары: Cурет. 7. LB пленкадағы тәж-8-e12 молекулаларының қаптамасы, а-0,5 мг / мл; 1,7 мл / м2; 17оС, электронды тығыздық (z), тәжірибелік (1) b - 0,5 мг / мл; 1,7 мл / м2; 24оС, ал есептелген (2) шашырау қарқындылығы в - 0,25 мг / мл; 2,14 мл / м2; 17oC. LB пленкалары үшін көпқабатты құрылым. LB пленкалары алмастырылмайтын тәж эфирлерінің қалқымалы қабаттарынан түзілгенде, орынбасушылардың құрылымы олардың құрылымының тұрақтылығына айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Осылайша, алмастырғыштардағы азометин тобы бар тәж эфирлерінің LB пленкаларының құрылымында квази-екі өлшемді сияқты құрылымды қарастыруға мүмкіндік бермейтін, іргелес қабаттардағы молекулалардың терминальды фрагменттерінің бір-біріне сәйкес келуі байқалады. Бұл құрылымдық элемент кристалдық фазаға тән. Егер алмастырғыштарда энаминокетонды топтар болса, LB үлбірлерінің құрылымы бір қабатты (тәж-6e-n) смектикалық құрылымға ұқсас не квази-екі өлшемді болып қалады, немесе сәйкес келмейтін екі қабатты (тәж-8e-n) , суретті қараңыз. 7) жиілік. Шамасы, көрші молекулалардың белсенді энаминокетонды топтарының тікелей немесе хлороформ молекуласы арқылы сутектік байланыстар түзуімен өзара әрекеттесуі квазиөлшемді құрылымды кристалдануға қатысты неғұрлым тұрақты етеді. Кеңістіктік локализацияланған наноөлшемді өткізгіш элементтері бар пленкалы құрылымдарды құру үшін кристалды эфир молекулаларының өзгермелі қабаттардағы әрекетін май қышқылдары мен фуллерен С60 тұздарымен бірге зерттеу жүргізілді. Кали-ундециленатпен (CA) немесе натрий лауринатымен (LN) 1 қатынасында тәж-8-е12 қоспаларына негізделген өзгермелі қабаттардың изотермалары: таза тәж-8-е12 изотермасынан фазаның ығысуымен ерекшеленеді. молекуланың үлкен аудандар аймағындағы сұйық конденсацияланған күйден ауысуы (өркеш түрінде), бұл кешендердің түзілуін көрсетеді. Бір қабатты олардың мінез -құлқы қатты тәжді эфир молекулаларының мінез -құлқына өте ұқсас, өйткені тәж эфирлік тәжі комплексті қалыптастыру кезінде өзінің конформациялық ұтқырлығын жоғалтады. Екінші фазалық ауысу (плато немесе флексия түрінде) өзгермелі қабаттағы фрагменттердің өзгеруіне байланысты, бірінші сияқты (өркеш түрінде) температураға байланысты, бірақ аз дәрежеде . 24 ° C температурада үстірттің ұзындығы азаяды және бір молекуладағы кіші аудандар аймағына ауысады, ал өркеш мүлде жоғалады. Рентгендік эксперимент мәліметтеріне сәйкес, конденсацияланған фазадан жиналған FE-UC кешенінің LB пленкасы бір қабатты периодтылықпен квазиөлшемді құрылымға ие (ФЭ молекулаларының орталық бөліктері бейім. жиегі, соңғы фрагменттердің қабаттасуы жоқ). Тәж эфирінің қуысында (донор) екі ион (К +) болады, ал қышқыл қалдықтары қабаттарға еніп, орынбасарларға параллель бағытталған. 7. Еріткіш молекулаларының модельдік құрылымға жүйелі түрде енгізілуін есепке алу R факторының 0,038-ден 0,024-ке дейін төмендеуіне әкеледі. LN бар тәж-8-e12 түзетін кешенге негізделген LB пленкасының құрылымы қышқыл қалдықтарының орналасуымен ерекшеленеді (қатар емес, бірақ алмастырғыштар бойынша). KE-UK және KE-LN кешендерінің LB пленкалары квази-екі өлшемді және кристалданбайды. Пленканың жеке қабатын ФЭ тәжі түзетін өткізгіш арналар мен ФЭ алмастырғыштар түзетін диэлектрлік қабаттары бар өткізгіш қабаттан тұратын сэндвич құрылымы ретінде қарастыруға болады. Жалпы алғанда, пленка - бұл сэндвичтердің пакеті, ол оқшауланған сымдары бар наноөлшемді көпқабатты кабельдің прототипі бола алады, сурет. сегіз. Крон эфирлері сонымен қатар үш өлшемді агрегаттардың түзілуіне бейім C60 фуллереннің агрегациясын басу үшін қолданылды, бұл оның негізінде Langmuir моноқабаттары мен тұрақты қабатты құрылымдарды құруды өте қиын етеді. Гидрофобты гидрофильді тепе -теңдіктің болмауына қарамастан, тұрақты бір қабатты қалыптастыруға қабілетті компенсатор ретінде алмастырылмайтын тәж эфирін қолдану макроциклдердің қуыстарына келетін субфазаның бетіндегі аумақты ұлғайтуды жөн көреді. , фуллерен молекулаларының оларға ену ықтималдығы. DB18C6 және C60 (2: 1 қатынасында) өзгермелі қабаттарындағы құрылымдық трансформацияларды зерттеуде алынған -A изотермаларының маңызды ерекшелігі қысымның өсуінің басталуы аумақтан едәуір асатын аймаққа сәйкес келетіндігімен байланысты болуы керек. бір қабатты түзілудің бастапқы сатысында С60 молекулаларының агрегациясының жоқтығын көрсететін шартты молекуланың максималды ауданы. Сэндвич түріндегі кешендердің пайда болуына әкелетін бір қабатты құрылымдық өзгерістер 9 суретте көрсетілген. Алға және кері изотермалар кезінде аздап гистерезис сонымен қатар C60 агрегациясы негізінен басылғанын көрсетеді, өйткені тәж эфир -фуллерен кешені стерикалық кедергілердің әсерінен түзіледі және декомпрессия кезінде ыдырайды. Күріш. 9. -Изотермалар мен құрылымның диаграммасы - сурет. 10. DB18K6 және C60 негізіндегі қабатты, тәжірибелік қабаттың өзгермелі электронды тығыздығындағы турлық трансформацияның құрылымдық моделі мен проекциясы. есептелген (1) және есептелген (2) дифракция сур. 11. DB18C6 және C60 молекулаларынан тұратын комплекстерге негізделген LB үлгінің құрылымы мен АФМ бейнесі. DB18C6 және C60 гетеромолекулярлы моноқабаттардан жиналған LB пленкасының шағын бұрыштық рентгендік дифракциялық мәліметтері (10-сурет) және АФМ зерттеулері (11-сурет) сэндвич тәрізді кешен қабат құрылымындағы негізгі элемент екенін көрсетті. Бұл жағдайда құрылым С бір -бірімен байланысып, жеке қабат шегінен шықпайтын тізбектерді құрайды. Айта кету керек, алынған LB пленкалары (сонымен қатар FE-UK және FE-LN комплекстеріне негізделген фильмдер) бір осьті және қабаттар жазықтығында макроскопиялық бағдар жоқ. 6 тарау.Мұнда магниттік қасиеттерімен (күшті органикалық парамагнетиктермен) және айтарлықтай төмен (әр түрлі аниондары бар комплекстермен салыстырғанда) фазалық ауысу температурасы назар аударатын лантаноидтардың мезогендік комплекстерінің көлемді үлгілері мен LB пленкаларының құрылымдық зерттеулерінің нәтижелері келтірілген. , 1 -кесте. 2. Негізгі назар магниттік (немесе электрлік) өріспен бағдарлану кезінде кешендердің негізгі фазаларының құрылымдық параметрлерінің температуралық мінез -құлқына, осы фазалардың құрылымы мен LB қабықшаларының құрылымы арасындағы корреляцияны орнатуға аударылды. кешендер негізінде қалыптасты, және бұл кешендерді биаксиалды пленкалы текстураларды құру үшін қолдану мүмкіндігі. Лантанидті кешендердің құрылымдық формулалары және олардың магниттік анизотропиясы Dy [X] 2 SO4-C12H25 C12H25-O-C6H3 (OH) -C = N-C18H37-Ho [Ho (LH) 3] [X] 3 SO4-C12H25 C14H29-O -С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37-Tb [X] 3 SO4-C12H25 С14Н29-О-С6Н3 (ОН) -С = N-С18Н37-Жаппай үлгілер өрісі бар рентгендік магниттік камерада бағытталды. 1.2 Т жылдамдағыдай (1 градус / мин.) Және баяу (0, градус / мин.) Изотропты фазадан салқындату кезіндегідей. Бағдарланған үлгілердің рентгендік фотографиясы бөлме температурасынан тазарту нүктесіне дейінгі аралықта жылыту циклі кезінде орнында жүргізілді. Зерттелген кешендер екі (SmF және SmC) немесе үш (SmB, SmF және SmC) смектикалық фазаны құрайды. Қысқа лигандтары бар кешендерде (Dy және ErI комплекстері) SmB фазасы байқалмайды, шамасы, олар үшін SmF-SmB фазалық ауысу температурасы шыны ауысу температурасынан төмен болғандықтан. Бағдарланған үлгілердің ерекшелігі - қабат құрылымының жеткілікті жоғары бағдарлануымен әлсіз бағдар (S = 0,8). Бұл жағдайда, модельдерден дифракциялық есептеулер көрсеткендей, комплекстердің молекулалары ұзартылған конформацияға ие, бірақ SmC фазасында лигандтардың іргелес фрагменттерінің іргелес қабаттарда шамалы қабаттасу үрдісі байқалады. Фазалық ауысулар кезіндегі комплекстердің дифракциялық параметрлерінің мінез -құлқы олардың молекулалық құрылымына да, тарихқа дейін де - өріс бойынша бағдарлау кезінде үлгілердің салқындату жылдамдығына және өрістің табиғатына (электрлік немесе магниттік) байланысты. Магнит өрісіндегі салқындату жылдамдығы SmF-SmC фазалық ауысу температурасына әсер етеді. Алайда, Ho комплексінде байқалатын фазалық ауысудың жоғары температурада төмен температураға қарай жылжуын суперкірудің әсерімен түсіндіруге болады, ал Dy кешенінде бұл жылжу жоғары температураға қарай жүреді. Магнит өрісінде баяу салқындатуға бағытталған бұл кешеннің тағы бір ерекше фактісі-кіші және кең бұрышты шағылулар енінің сипаттамалық өзгерістерінің температураның айтарлықтай өзгеруі (12-сурет). Яғни, диспрозий кешені екі фазалы жүйе сияқты әрекет етеді: қабаттарды құрайтын комплекстің орталық бөліктері бір фазалы, ал қабаттар арасында өзіндік қабат түзетін лиганд құйрықтары басқа фаза. Сонымен қатар, қосфазалық магниттік өрістің әсері ретінде көрінеді, онда кешеннің орталық бөлігі (теріс магниттік анизотропиясы бар парамагнетик) мен лиганд құйрықтары (оң диамагниттік анизотропиясы бар) басқаша бағытталуы керек. Өрісте жылдам салқындату кезінде әсер байқалмайды, өйткені бұл жағдайда комплекс молекуласы біртұтас ретінде әрекет етеді. Позитивті магниттік анизотропиясы бар эрбиум кешендері жағдайында (2-кесте) фазалық ауысу кезінде шағылысу енінің сипаттамалық өзгерістері бірфазалы жүйедегідей синхронды түрде жүреді, өйткені орталықтың бағдарлануымен байланысты қақтығыс жоқ. магнит өрісіндегі күрделі және перифериялық лиганд топтарының бөлігі (12 -сурет). Күріш. 12 Dy (сол жақ) және ErII (оң жақ) комплекстерінің кең бұрышты () және кіші бұрыштық () максимумдарының жартылай енінің температураға тәуелділігі. 1,2 Т магнит өрісінде баяу (,) және жылдам (,) салқындату арқылы бағдарлау. Dy комплексі SmC фазасында тұрақты электр өрісімен бағдарланған кезде, қабатты кезеңнің айтарлықтай төмендеу үрдісі байқалады, ал төмен температуралы фазада қабат периоды SmB фазасындағыдай ығысу молекуласымен сәйкес келеді. Бұл жағдайда фазалық ауысу кезінде кіші бұрыштық шағылысу енінің елеулі өзгерістері байқалмайды, ал кең бұрышты шағылыстың ені фазалық ауысудан кейін айтарлықтай ұлғаюын жалғастырады. Оның себебі - бағдарлау механизмінде. Тұрақты электр өрісінде диэлектрлік анизотропиясы оң комплекстің молекулалары өріске параллель бағытталады. SmC фазасында қабаттар бойымен максималды болатын өткізгіштіктің айтарлықтай жоғарылауына байланысты олардың өріс бойымен айналу үрдісі байқалады. Бұл қабаттағы молекулалардың еңкеюінің жоғарылауына әкелетін бағдарлық конфликт. -15оС-қа дейін салқындаған кездегі кешендердің рентгендік фотографиясы олардың кристалданбайтынын, бірақ құрылымдалған қабаттары (SmF немесе SmB) бар смектикалық құрылымды витрификацияланған күйінде сақтайтынын көрсетті. Осы фактіге сүйене отырып, LB пленкаларының көпқабатты құрылымы сол дәрежеде консервативті болады деп күтуге болады. Ал лантанидті комплекстерге негізделген Лангмюр қабаттарының түзілуі кезінде алынған изотермалар бір типті, күріш. 13. Олар нөлдік бастапқы қысыммен сипатталады және ұзартылғаннан (сұйық кеңейтілген фазада) өзгеретін кешендердің конформациясының өзгеруіне байланысты өзгермелі қабаттағы құрылымдық және фазалық түрленулердің күрделі сипатын көрсететін бірқатар иілімдерге ие. ) өте қатты қисыққа дейін (конденсацияланған фазада). Изотермадағы бірінші үстірт конденсацияланған бір қабатты қос қабатты түрге айналдыруға сәйкес келеді, ал екіншісі - екі қабатты құрылымның жоғарғы қабатындағы комплекстердің конформациясының қайтадан иілгеннен ұзартылғанға дейін өзгеруіне байланысты құрылымдық өзгерістерге сәйкес келеді. бұл жағдайда молекулалар құйрықта тұрады). Субфазаның температурасының жоғарылауы немесе бір қабатты қысу жылдамдығы үстірттің деградациясына және молекуланың үлкен аудандарына фазалық ауысулардың ауысуына әкеледі. Бұл жағдайда өзгермелі қабат үлкен гетерогенділікке байланысты тұрақсыз болады. Комплекстерге негізделген LB пленкаларын кейінгі зерттеулер олардың құрылымы шөгу қысымына, кестеге байланысты екенін көрсетті. 3. Өткізу қысымы төмен болғанда (платоға дейін), LB пленкасының құрылымы жоғары қысымға қарағанда (бірінші үстірттен жоғары) қарағанда қысқа мерзімді (молекулалардың еңкеюі көп) смек тәрізді құрылымдар түзіледі. жаппай үлгідегі төмен температуралы смектиканың құрылымына өте жақын. Екінші үстірттен жоғары қысым кезінде әр түрлі типтегі құрылымдар біркелкі емес болғандықтан, өзгермелі қабатта болуы мүмкін. 3. Сұйық кристалды құрылымның магнит өрісіне жауап беру қабілеті стандартты LB технологиясы ұсынғаннан гөрі макроскопиялық түрде лантаноид кешендерінің жұқа қабықшаларын жасау үшін қолданылған. Магнит өрісі өзгермелі қабатты қалыптастыру процесіне қосылған кезде (11 -сурет) биаксиалды құрылымы бар пленкалы конструкцияларды алуға болады. Жобаланған магниттік қондырма индукциясы В = 0,05 Т (Н = 4 · 104 А / м) өрісті құруға мүмкіндік береді. Фредерикс критикалық өрісінің есептеуі көрсеткендей (Hc = 2 · 102 А / м), бұл мезофендік кешендердің субфазаның бетіне бағытталуы үшін жеткілікті. Dy кешенінің LB пленкалары үшін беріліс қысымы мен құрылымдық деректер. Рефлекс d, I, rel. бірліктер Рефлекс d, I, rel. бірліктер Рефлекс d, I, rel. бірліктер Лангмюр қабаттары магнит өрісінің қатысуымен комплекстер негізінде пайда болған кезде изотермаларда бірқатар тән айырмашылықтар пайда болады, күріш. 15. Бұл бастапқы суреттегі қысымның жоғарылауының кейінірек басталуы. 14. Магнит өрісінің конфигурациясы сур. 15. -Tb кешенінің изотермалары, ваннаның LB жазықтығына проекциялар. 1 - моноқабатты қалыптастыру кезінде алынған ваннаның бүйір жақтары, 2 - тосқауыл, 3 - өрісі жоқ пластина (а) және бір қабатты түзілудің магниттік сатысы болған кезде ұзындығының төмендеуі бір қабатты газ фазасына сәйкес келетін 1-2 бөлім, сұйық кеңейтілген фазаға ауысқаннан кейін қысымның тез жоғарылауы (2-3 бөлім), конденсацияланған изотермалардағы сипаттамалық иілу немесе үстірттің кіші аудандарына ауысу күй (изотермадағы 3-4 бөлім 1-ші конденсацияланған фазаға сәйкес келеді, ал 4-5 қос қабатты түзілу сатысына сәйкес келеді). Дәл осы жерде өрісте молекулаларды ретке келтіру әсері пайда болады - орау тығыз болады. Магнит өрісінің әсері LB пленкаларының құрылымында да көрінеді. Осылайша, төмен (6 мН / м) қысымда алынған Dy және Tb комплекстерінің пленкаларында қабат аралық кезеңдері айтарлықтай жоғарылайды және жоғары (19 мН / м) қысымда алынған пленкалардың периодына тең болады. Бұл кезде электронды дифракциялық эксперимент пленка жазықтығында текстураның пайда болуын көрсетеді, күріш. 16-б. Алайда, биаксиалды пленканы салыстырмалы түрде төмен қысымда (мН / м) бір қабатты қолдану арқылы алуға болады. Мұның себебі молекулалардың конформациялық релаксациясында. Жоғары қысымда бір қабатты комплекстің молекулалары қатты иілген және олар су бетінен бөлінген кезде өріс орнатқан азимутальды бағдар бұзылған кезде түзеледі. Төмен қысымда молекулалар әлсіз бүгілген, ал конформациялық релаксация азимутальды бағдар үшін соншалықты апатты емес. Фильмдегі биаксиалды текстураны қонақтар-эффект көмегімен алуға болады. Магнит өрісінің қатысуымен өзгермелі моноқабатты қалыптастыру сатысында қонақтардың молекулалары кешеннің молекулаларына бағдарланған жағдай әр түрлі жүйелерде жазық анизотропиясы бар ультра жұқа пленкаларды алу үшін жүзеге асырылды. Осылайша, ErII кешенінің гетеромолекулалық өзгермелі қабаттарының негізінде - молярлық концентрациясы 1: 2,4 тетрасубитирленген порфирин қоспасы, сәйкесінше жеткілікті жоғары анизотропиясы бар (бағдарлану дәрежесі S = 0,84) оптикалық анизотропты ЛБ пленкалары алынды. Бұл жүйеде кешеннің молекулалары порфириннің жекелеген молекулаларымен емес, олардың агрегаттарымен бағдарланған, бұл -А изотермасының бастапқы аймағында үстірттің пайда болуынан көрінеді, ол басқаша изотермаға өте ұқсас. ErII кешені. Берілген жазықтық өткізгіштік анизотропиясы бар LB пленкаларын жасау үшін үштік жүйенің тәж эфирі - натрий лауринаты - тербий кешені қолданылды (молярлық қатынас сәйкесінше 1: 2: 1 -ден 100: 200: 1 -ге дейін өзгерді). Жалпы құрылымдағы барлық молекулалардың үйлесімділігі крон эфирі-натрий лауринаты мен тербий кешенінің қоспасы (бұрын зерттелген) қиғаш квази-www.sp-department.ru екі өлшемді қабатты құрылымды құрайтындығына негізделген. LB фильміндегі әр түрлі кезеңдер. Тербий кешенді молекулаларының теріс магниттік анизотропиясы өзгермелі қабаттағы молекулалардың магнит өрісіне перпендикуляр бағытталғандығына әкеледі, анизометриялық тәж эфирінің молекулаларын дәл осылай бағдарлауға мәжбүр етеді. Бұл жағдайда өткізгіш арналардың бағыты магнит өрісінің сызықтарына параллель бағытта максималды электр өткізгіштігін қамтамасыз етуі тиіс. LB пленкасындағы ионөткізгіш арналар қабат бойымен бағытталуы үшін тәж эфирінің молекулалары (олардың генераторлары) шетіне қарай көлбеу болуы керек, ол корон эфирлеріне негізделген пленкаларды зерттеуде белгіленген құрылымдық модельдерге сәйкес келеді. және тәж эфирінің қоспасы - натрий лауринаты. Бір қабатты берік субстратқа ауыстыру кезінде өткізгіш каналдардың азимутальды бағыттылығы сақталады, ол тек электронды түрде ғана емес, сонымен қатар әр түрлі бағыттағы LB пленкаларының жазықтық өткізгіштігін тікелей өлшеу арқылы расталады (17 -сурет). Ұқсас нәтижелер DB24crown8 - фульлерен С60 - тербиий кешені ауыстырылған үштік жүйеге негізделген LB пленкалары үшін алынды. Күріш. 17. Магнит өрісінің бойымен (А бағыты) және көлденеңінен (В бағыты бойынша) компоненттердің әр түрлі молярлық қатынастары бар тәж эфирі - натрий лауринаты - тербий кешені қоспасының LB пленкасының электродтары мен электр өткізгіштігінің (G) конфигурациясы. Go - бұл таза субстраттың өткізгіштігі. Қабықшадағы жазықтық өткізгіштіктің анизотропиясы қоспадағы тербий комплексі молекулаларының концентрациясының төмендеуімен жоғарылайды, Cурет. 17. Бұл өткізгіш каналдардың құрылымына осы молекулалардың мазалайтын әсерінің төмендеуіне байланысты. Сонымен қатар, тербиий кешенінің мо молекулаларының алып магниттік моменттері, олардың концентрациясы салыстырмалы түрде төмен болған жағдайда да, тәж эфирінің молекулалары - натрий лауринаты немесе тәж эфирі арқылы қалыптасатын домендік құрылымды бағдарлауға мүмкіндік береді. C60 кешендері. Негізгі нәтижелержәне қорытындылар 1. Мезогенді акрилаттардан түзілген полярлық симметриялы құрылымдарда дипольдік моменттердің компенсациясы жеке молекулалар деңгейінде ғана емес, сонымен қатар полярлық молекулалардан димерлердің пайда болуы кезінде де болатыны көрсетілді. Хиральды фрагменттің болуы молекуладағы да, молекулалық қаптамадағы да байланыстың дипольдік моменттерінің өтелуіне стерильді түрде кедергі жасайды. C = O тобының молекуланың құйрығына қосылуы молекулалық қаптаманың сипатын өзгертеді; диполь-дипольдік өзара әрекеттесудің арқасында азимутальды детунингке қатысты құрылым консервативті болады (бұл полярлық Cr-H түзілуін түсіндіреді) * фаза) және фазалық бөлу (LC хиральды және ахиральды акрилаттар қоспаларында). Араластардағы ахиральды компоненттің ұзындығының ұлғаюы іргелес қабаттарда молекулалары қабаттасқан қалыпты смектиканың пайда болуына әкеледі. Бұл фазаларда полярлық қабаттардың пайда болуын болдырмайтын маңызды азимутальды детюинг. 2. Хиральды және ахиральды акрилаттар мен олардың қоспалары негізінде алынған гомополимерлер мен сополимерлер полярлы қабаттары бар смектикалық құрылымдар түзетіні анықталды. Хиральды және ахиральды компоненттердің екі қабатты қабаттарда таралуы олардың сополимердегі концентрация коэффициенттеріне байланысты. Сополимердегі хиральды және ахиральды компоненттердің әр түрлі ұзындығы және олардың екі қабатты қабаттардағы қатынасы тең болмаған жағдайда, бір типті смектикалық фазалардың ішінде құрылымдық өзгерістер байқалады (микрофазаның бөлінуінің өзіндік жағдайы). Гелоидоидты құрылымның қадамы екі қабатты қабаттардағы хиральды және ахиральды компоненттердің тең емес қатынасына ауысқанда артады. Хиральды компоненттің төмен концентрациясында шеврондық құрылым байқалады (CPL1-325 үшін). Сополимерлердің бағытталуы олардың құрылымына айтарлықтай әсер етеді. 1106 В / м дейін тұрақты электр өрісімен бағдарланған кезде, спиральды құрылым бұрылмаған күйінде қалады, қабат құрылымының бағдарлану дәрежесі магнит өрісіндегіге қарағанда жоғары. Магниттік бағдарланған жағдайда сополимердің бүйірлік топтарының бағдарлану дәрежесі және олардың трансляциялық реттілігі жоғары болады. 3. Кополимердегі хиральды және ахиральды компоненттердің біркелкі қатынасында полярлық және полярлық емес күйлер арасындағы энергия айырмашылығы минималды екендігі көрсетілді, бұл электр өрісінде үлгінің поляризациясын жеңілдетуі мүмкін (ол едәуір жоғары болуы керек) 1106 В / м). 4. Тарақ тәрізді полимерлі молекулалардан түзілген LB пленкасының рентгендік аморфты құрылымының себебі негізгі тізбектің икемділігінің шектеулігі болып табылады, бұл оның үстінде борпылдақ және тегіс емес өзгермелі қабаттың пайда болуына әкеледі. су беті. Мысалы, қорғасын стеараты негізінде түзілген моноқабатты қабаттарды қолдану арқылы LB пленкасындағы жекелеген қабаттарды шектеуге болады және рентгенологиялық түрде көп қабатты тұрақты құрылымды көруге болады. 5. Фенилбензоаттарға қарағанда тығыз және ыдырауға төзімді, біртекті қабаттарды түзетіні анықталды. Қоспалардың өзгермелі моноқабаттарында бифенил компонентінің концентрациясының жоғарылауы олардың тұрақтылығын арттырады. Молекулалардың құйрық фрагментінің құрылымы бір қабатты қабаттардың тығыздығы мен тұрақтылығына қатты әсер етеді: құйрығында карбонил тобының болуы және оның ұзындығының ұлғаюы бір қабатты және бифенилді және фенилбензоатты тығыздық пен тұрақтылықтың артуына әкеледі. 6. LB технологиясын қолдана отырып, мезогенді парасүсті дифенилдерден және олардың фенил бензоаттармен қоспаларынан тұрақты полярлы қабықшалар түзілуі мүмкін екендігі көрсетілді. Бұл жағдайда зерттелетін қосылыстардың LB пленкалары мен көлемдік фазаларының құрылымында белгілі бір корреляцияның болуы анықталады. Ультракүлгін полимерлеу арқылы LB пленкаларының квази-екі өлшемді құрылымын тұрақтандыру молекулалардың соңғы фрагменттері бойынша С = С байланысын скрининг болмаған жағдайда ғана мүмкін болады. 7. Гомо- және гетеромолекулалық өзгермелі бір қабатты ультракүлгін полимеризациясы, әдетте, олардың жиырылуымен жүретіні және тұрақтылықтың жоғарылауына әкелетіні анықталды. Алайда, молекулалар бір қабатқа үлкен қисайған жағдайда ультракүлгін сәулеленуден кейін пайда болған полимердің бүйірлік топтары су бетіне түседі, ал моноқабат қысымды кедергі қозғалысының басталуымен бір мезгілде ыдырай бастайды. . Теориялық физика Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесінің тезисінің ҚЫСҚАШАСЫ Новосибирск - 2011 Жұмыс Новосибирск мемлекеттік техникалық университетінде физика мен техниканың қолданбалы және теориялық физикасы кафедрасында жасалды ... ». «Аткарская Агата Сергеевна Ассоциативті сақиналар үстіндегі сызықтық топтардың изоморфизмдері Мамандық 01.01.06 Математикалық логика, алгебра және сандар теориясы Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесінің диссертациясының тезисі Мәскеу 2014 ж. Факультеттің жоғары алгебра кафедрасында орындалды. механика және математика факультеті, ФСБЭИ ЖББИ «М. В. Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университеті». «Пономарев Иван Викторович ЭПИТАКСИАЛДЫ АРСЕНИД ГАЛЛИЯСЫНЫҢ ИОНДАНДЫРУШЫЛЫҚ РАДИАЦИЯСЫНЫҢ ДЕТЕКТОРЛАРЫНА ҚҰРЫЛЫМДАР 01.04.10 - жартылай өткізгіштер физикасы АЗЕРТИЦА физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация Томск Мемлекеттік Университеті Жартылай өткізгіш физика Институты Технология ... » «МИРОНОВ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ ХАББАРД МОДЕЛІНДЕ ҚАТЫСТЫ КОРРЕЛИЦИЯЛЫ ЕКІ ГӨЛШЕЛІ ЖӘНЕ НАНОЦЕКТІЛІ ЖҮЙЕЛЕР ТЕОРИЯСЫ 04/01/02 - теориялық физика Физика -математика ғылымдарының докторы ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация тезисі Қазан - 2008 2 Жұмыс жүргізілді. Қазан мемлекеттік университетінің теориялық физика кафедрасында ЖӘНЕ. Ульянова-Ленина Ғылыми кеңесші: физика-математика ғылымдарының докторы, профессор Борис Иванович Кочелаев Ресми қарсыластар: ... » «АРБУЗОВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ Нақты және күрделі -конъюгациялы индикаторлары бар бөлшек -күштік өрнектермен сипатталатын диэлектрлік спектрлерді талдау теориясы мен әдістері Мамандығы: 01.04.02 - теориялық физика Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесінің диссертациясының рефераты Қазан - 2009 ж. Қазан мемлекеттік кәсіптік жоғары оқу орнының физикасы ... » «MUTINA Альбина Ришатовна VN MORNING E GRADI EN YOU MAGNETIC FIELDES IN PORIS IN PORIS X PORIS IN S PORIS IN PORIS X SOROLO: E KSPERIM EN TALNO E ISSL EEDOVANI E Мамандығы 01.04.07 - Конденсацияланған физика Физика және математика кандидаты ғылыми диссертациясының рефераты. ғылымдар молекулалық физика кафедрасында ... » «Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация Томск 2007. Жұмыс Томск мемлекеттік университетінің кванттық өріс теориясы кафедрасында жүргізілді. Ғылыми кеңесшілер: физика -математика ғылымдарының докторы, профессор Семн Леонидович ... » «Селиванов Никита Иванович Ерітінділер мен жұқа пленкалардағы алмастырылған акридин, кумарин мен Нил қызыл фотопроцестеріне молекулааралық өзара әсердің әсері Химия факультетінің физикалық және коллоидтық химия бөлімі және Томск мемлекеттік университетінің фотофизика мен молекулалардың фотохимия зертханасында Ғылыми жетекші: кандидат ... » «Плещинский Илья Николаевич Гельмгольц теңдеуі мен Максвелл теңдеулер жүйесі үшін шекаралық есептер мен конъюгация есептерін қайта анықтады 01.01.02 - дифференциалдық теңдеулер Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация тезисі Қазан - 2007 ж. атындағы Қазан мемлекеттік университетінің жоғары кәсіби білім беретін мемлекеттік оқу орны ... ЖӘНЕ. Ульянова-Ленин физика-математика ғылымдарының докторы, ... » «Гадиров Руслан Магомедтахирович Кумарин алмастырылған фотопроцестердің эксперименттік және кванттық -химиялық зерттеулері 02.00.04 - физикалық химия Томск химия ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін диссертация тезисі - 2007 ж. Томск мемлекеттік университетінің жоғары кәсіби білім беретін мемлекеттік білім беру мекемесінде ХМУ СФТИ Химия факультеті мен Фотоника бөлімінде ... » «КРУТИКОВА Алла Александровна НАНОКРИСТАЛИНДІК СИЛИКОН негізіндегі композиттік материалдардың спектрлік анализі Мамандығы: 02.00.02 - Аналитикалық химия диссертацияның диссертациясының химия ғылымдарының кандидаты Мәскеу - 2007 ж. Жұмыс Аналитикалық химия кафедрасында жасалды. Атындағы Мәскеу мемлекеттік ғылымдары. М.В. Ломоносов Ғылыми жетекші: химия ғылымдарының докторы, профессор Анатолий А.Ищенко Ресми ... » «Лопухова Светлана Владимировна ГОМОГЕНДІ ОҚИҒАЛАРДЫҢ АРНАҚТЫ БАҒДАРЛАРЫН ЗЕРТТЕУДІҢ АСИМПТОТИКАЛЫҚ ЖӘНЕ САНДЫҚ ӘДІСТЕРІ 05.13.18 Математикалық модельдеу, сандық әдістер мен бағдарламалық кешендер Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесінің диссертациясының конспектісі - математика және математика, 2008 ж. кибернетика GOU VPO Томск мемлекеттік университетінің ғылыми ... « «Ван Циншен Литий -ионды аккумуляторларға арналған Li2FeSiO4 негізіндегі конструкцияланбаған катодты материалдың дамуы 05.16.01 - Металлургия және металдар мен қорытпалардың термиялық өңдеуі АВТОРАСТА Санкт -Петербургтегі техникалық ғылымдар кандидаты диссертациясының диссертациясы. Санкт -Петербург мемлекеттік политехникалық ... » «ЛУНЬЁВ ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ УАҚЫТТЫ ДИЭЛЕКТРЛІК СПЕКТРОСКОПИЯ ӘДІСІ БОЙЫНША ГИДРОГЕНДІ ШЕКТЕМЕЛЕРДІҢ ҚҰРЫЛЫМЫ ЖӘНЕ ДИПОЛДЫ ҰТЫСТЫҒЫН ЗЕРТТЕУ. Физика -математика ғылымдарының кандидаты, ғылыми жетекші: доцент Ю.А. Гусев; кандидат ... « «ХАЗИРИШИ ЕНВЕР ОСМАНОВИЧТІҢ ЕРЕКШЕ интегралдық теңдеулерді шешудің біртұтас интегралдары мен тікелей әдістері үшін квадрат формулалары 01.01.01 мамандығы - математикалық талдау Автореферат физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми диссертациясының кандидаты, физик -математика ғылымдарының докторы, Қазан Ғабдаулы Ғазалхабад. ... » «Шомполова Ольга Игоревна Тұрақты емес аралас шектеулері бар сызықтық жүйелерді оңтайлы басқару және оңтайлы траекторияның геометриясын анықтау 05.13.01 - Жүйелік талдау, бақылау және ақпаратты өңдеу (өнеркәсіп) Физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми диссертациясының рефераты. ғылымдар Мәскеу - 2012 ФЕДЕРАЛДЫҚ МЕМЛЕКЕТТІК БЮДЖЕТТІК ҒЫЛЫМ КОМПЬЮТЕРЛІК ОРТАЛЫҒЫНЫҢ ОРЫНДАЛҒАН ЖҰМЫСЫ IM. А.А. ДОРОДНИЦИНА ОРЫС ... « «UDC 517.917 БЫКОВА ТАТЯНА СЕРГЕЕВНА ЛЯПУНОВСКАЯ 01.01.02 дифференциалдық теңдеулері бар сызықтық жүйенің төмендеуінің физика -математика ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесінің диссертациясының рефераты Ижевск - 2005 Техникалық университеті ГОУ ВУ. Ғылыми кеңесші: физика -математика ғылымдарының докторы, профессор Евгений Леонидович Тонков Ресми қарсыластар: физика -математика ғылымдарының докторы, профессор ... » «Гарнаева Гузель Ильдаровна 01.04.05 мамандығы бойынша сыртқы иномогенді емес электромагнетикалық өрістердің болуына байланысты таза емес кристалдардағы оптикалық өтпелі әсерлер» мамандығы бойынша кандидаттық диссертацияның кандидаттық диссертациясы. «Кутузов Александр Сергеевич ИТТЕРБИЙЛІ ИОНДЫ КОНДО -ЛАТТИКАЛАРДЫҢ ЖӘНЕ СУПЕР ӨТКІЗГЕН КУПРАТТАРДЫҢ МАГНИТТІК ҚАСИЕТТЕРІ МЕН СПИН КИНЕТИКАСЫ 01.04.02 - теориялық физика. ЖӘНЕ. Ульянов-Ленин. Ғылыми кеңесші: физика -математика ғылымдарының докторы, профессор Кочелаев Борис Иванович Ресми ... » Моно- және мультимолекулалық пленкаларды қалыптастыру әдісін 1930 жылдары Ирвинг Лангмюр мен оның шәкірті Катарина Блоджетт жасаған. Қазіргі уақытта Langmuir-Blodgett әдісі деп аталатын бұл технология заманауи электронды құрылғыларды өндіруде белсенді қолданылады. Әдістің негізгі идеясы - су бетінде амфифилді заттың мономолекулалық қабатын қалыптастыру және оны кейіннен қатты субстратқа көшіру. Су фазасында амфифильді заттың молекулалары ауа мен судың шекарасында орналасқан. Беттік мономолекулалық қабатты қалыптастыру үшін беттік қабат арнайы поршеньдердің көмегімен қысылады (1 суретті қараңыз). Кезекпен изотермиялық сығылу кезінде мономолекулярлық үлбірдің құрылымы өзгереді, ол шартты түрде газ, сұйық кристал және қатты кристалл күйлері деп аталатын екі өлшемді күйлерден өтеді (2-суретті қараңыз). Фильмнің фазалық диаграммасын біле отырып, оның құрылымын және онымен байланысты физикалық -химиялық қасиеттерін басқаруға болады. Пленканы берік тірекке ауыстыру ерітіндіге батыру арқылы жүзеге асады, содан кейін одан беткі қабық пайда болатын жалпақ субстрат алынып тасталады. Мономолекулалық пленка беру процесі бірнеше рет қайталануы мүмкін, осылайша әртүрлі мульмолекулярлы қабаттар алынады. 
Лангмюр фильмінің ашылу тарихы
Лангмюр фильмдерінің түрлері
Үлкен үлгілердегі және Лэнгмюр-блогет пленкаларындағы мезогендердің құрылымы
АЛЕКСАНДРОВ АНАТОЛИ ИВАНОВИЧ
МЕЗОГЕНДЕРДІҢ ҚҰРЫЛДЫ СЫНАҚТАРДАҒЫ ҚҰРЫЛЫМЫ
ЖӘНЕ ЛЕНГМУИР БЛОГЕТТІК ФИЛЬМДЕР
әйтпесеЛангмюр - Блоджетт фильмдері; Лангмюр-Блоджетт әдісі(ағыл. қысқаша,ФУНТ) - қатты Лэнгмюр пленкаларына (сұйық бетінде түзілетін қосылыстардың моноқабаттары) өту арқылы моно- және мульмолекулярлы қабықтарды алу технологиясы.
Сипаттама
Иллюстрациялар
Авторлар
Дереккөз
