Langmuir bloglar filmlari uyushgan tuzilmalar modeli sifatida. Langmuir-blogett texnologiyasi. Film ishlab chiqarish uchun uskunalar
Amfifil moddalar
Amfifillar - kimyoviy moddalar hidrofil va hidrofob qismlarga ega. Odatda ular suvda erimaydi. Hidrofobik guruh - CH 3 (CH 2) n (n> 4) kabi zanjirga ega bo'lgan uglevodorodlarning katta qismi. Gidrofilik guruhga anion karboksilatlar (RCO 2 -), sulfatlar (RSO 4 -), sulfatlar (RSO 3 -) va kationli aminlar (RNH 3 +) kirishi mumkin. Bundan tashqari, glitserin, DPPC fosfolipidlar va boshqalar kabi zvitterion gidrofilik guruhlar mavjud. Bundan tashqari, bir necha hidrofil va gidrofob guruhlarga ega bo'lgan molekulalar mavjud, masalan, oqsil va fermentlar. Quyida havo-suv interfeysidagi odatdagi amfifillarga misol keltirilgan.
Langmuir bir qatlamli
Langmuir monolayer - bu erimaydigan organik moddalarning suvli subfaza ustida tarqalgan qalin qatlami. Monomolekulyar qatlamlar yaxshi o'rganilgan va Langmuir Blodget plyonkalarini (LB plyonkalari) hosil qilish uchun ishlatiladi, ular bir fazali suyuqlik fazasiga qo'llanilganda hosil bo'ladi.
Gibbs bir qatlamli
Gibbs monolayer - qisman eriydigan amfifil. U Langmuir monolayeridan faqat eruvchanligi bilan farq qiladi. Langmuir monolayerini hosil qilish uchun ishlatiladigan moddalar erimaydi, shuning uchun molekulalar havo-suv oralig'ida joylashadi. Bir qatlamli Gibbsda molekula suv yuzasidan "sakraydi". Biroq, bu monolayerlar o'rtasida qat'iy ajratuvchi chiziq yo'q, chunki tabiatda mutlaqo erimaydigan moddalar juda kam uchraydi. Bu ikki qatlamli qatlamlarni ajratish faqat tajriba shkalasi yordamida suv chuqurligida mumkin.
Langmuir-Blodgett filmlar
Langmuir molekulyar plyonkasi qattiq substratni suyuqlikka botirish orqali suyuqlik yuzasiga yotqizilgan bir yoki bir nechta amfifil monolayerlarini o'z ichiga oladi. Har bir yangi monolayer har bir yangi cho'milish va ekstraktsiya bilan qo'llaniladi, bu esa juda aniq qalinlikdagi molekulyar plyonkalarni hosil qilish imkonini beradi. Bir qatlamli qatlamlar odatda qutbli molekulalardan - hidrofil bosh va hidrofob quyruqdan iborat (masalan: yog 'kislotalari).
Bu hodisa 1918 yilda Langmuir va Ketrin Blodget tomonidan kashf etilgan, shundan so'ng 16 yil o'tgach, tajribani takrorlash ko'p qavatli bo'lishga olib kelishi aniqlandi.
Quyida vertikal ko'tarish usuli bilan ishlab chiqarilgan 3 turdagi Langmuir plyonkalari keltirilgan.
Bundan tashqari, Schaeffer gorizontal ko'tarish usuli ham mavjud. Bu erda truba gorizontal ravishda suyuqlikka tushadi, plyonkani ko'tarish uchun bir qatlamga tegadi va gorizontal harakatlanadi. Bunday holda, oluk hidrofobik bo'lishi kerak.
Yuqorida Schaefferni ko'tarish usuli sxemasi ko'rsatilgan.
Yuzaki bosim p sifatida belgilanadi p = S 0 - S f, bu erda S 0 va S f - sirt tarangligi toza havo-suv interfeysi va uning ustida tarqatilgan material bilan pastki faza. Bu, aslida, havo-suv interfeysida boshqa molekula qo'shilishi tufayli suvning sirt tarangligining o'zgarishi.
Izoterm bosimi (TT) - maydon (A)
Izoterm sirt bosimining egri chizig'idan va sobit haroratda molekula maydonidan iborat. Burilishlar va burilishlar fazali o'tishni ko'rsatadi.
Izotermli rasmda siz siqilish jihatidan farq qiladigan turli sohalarni kuzatishingiz mumkin. Birinchidan, past bosimda molekulalar gaz fazasida (G) bo'ladi. Keyin, bosim oshishi bilan suyuq tashqi ko'rinish maydoni (LE) paydo bo'ladi. Bosimning yanada oshishi bilan suyuq kondensatning bir qismi paydo bo'ladi. Bundan tashqari, bosim oshishi bilan qattiq faza (S) kuzatiladi. Oxir -oqibat, bosimning oshishi, bir qatlamning beqaror bo'lib qolishiga va bosimning keskin pasayishi bilan qulab tushishiga olib keladi. Muayyan molekula uchun har bir qadam uning xarakterli harorati va siqilish tezligiga bog'liq.
O'tkazish nisbati quyidagicha belgilanadi tr = Am / As, qaerda Am yotqizish paytida bir qatlamli qatlamning kamayishi; Kabi Bu substratning qoplanish maydoni. Mukammal tr = 1.
Barqarorlik diagrammasi
Barqarorlik egri chizig'i - doimiy bosim ostida vaqt o'tishi bilan bir qatlamli maydonning nisbiy o'zgarishi. Barqarorlik egri chizig'ini (A) va vaqtni (T) doimiy bosim ostida o'lchash orqali olish mumkin. Egri chiziq monolayerning qanchalik barqarorligini ko'rsatadi, shuningdek, ma'lum bir vaqtda bitta qatlamda qanday jarayonlar sodir bo'lishini aniqlashga imkon beradi. Bu erda barqarorlikning asosiy xususiyatlari ham ko'rsatilgan.
Bosim va vaqt grafigi (P - V - T)
Bu bitta qatlamli hudud doimiy va barqaror bo'lsa, vaqt o'tishi bilan bosim o'zgarishi grafigi. Grafikning asosiy vazifasi-oldindan tayyorlangan bir qatlamli sirtlarda subfazada mavjud bo'lgan suv molekulalarining adsorbsion kinetikasini o'lchash. Quyidagi rasmda lipidli bir qatlamli (oktadesilamin, stearin kislotasi, DPPC) oqsil adsorbsiyasining kinetikasi (tuxum albumin) ko'rsatilgan.
Sirtdagi bosimni o'lchash uchun ikkita Vilgelmi plitasi ishlatiladi. Ulardan biri qog'oz filtri shaklida, ikkinchisi yuzasi qo'pol bo'lgan plastinka shaklida. Bizning holatda, filtr qog'ozli plastinka ishlatiladi, u butunlay suv bilan qoplangan va aslida subfazaning davomiga aylangan. Shuni ta'kidlash kerakki, aloqa burchagi nolga teng bo'ladi. Qo'shimchaning platina yuzasi qum bilan ishlov berilishi kerak. Dag'al platina plastinka butunlay suv bilan namlanadi, shuning uchun aloqa burchagi nolga teng. Nolinchi aloqa burchagi silliq yuzada olinmaydi. Plitalar juda nozik bo'lishi kerak. Plitaning kengligi, qoida tariqasida, 1 sm ga teng.
Uzunligi l, kengligi w va qalinligi t bo'lgan plastinka 1 soat davomida suvga botirilsin. Keyin hosil bo'lgan kuch F harakatga kiradi, u plastinkada harakat qiladi.
qayerda rho- plitaning zichligi; rho 0- suv zichligi; g- tortishish tezlashishi.
Endi sirt bosimi aniqlanadi p = S 0 - S f, qaerda S 0 va S f- toza subfaza va subfazaning material bilan sirt tarangligi.
Subfazaga ta'sir qiluvchi kuchning o'lchami quyidagicha ifodalanadi:
DF = 2 (w + t). DS = 2 (w + t) p(buni hisobga olgan holda h = const, qc ~ 0 nima uchun Chunki qc = 1)
Agar plastinka juda nozik bo'lsa, ya'ni t bilan solishtirganda ahamiyatsiz w va agar plitaning kengligi bo'lsa w = 1 sm, keyin DF = 2 p yoki p = DF / 2.
Shunday qilib, bu sharoitda, sirt bosimi toza suvda nolga tushirilgandan so'ng mikrobalansda o'lchangan og'irlikning yarmini tashkil qiladi.
Yuzaki kuchlanish
Yuzaki taranglik - bu suyuqlikning xususiyatidir, u sirt ustida yoki yaqinida assimetrik molekulalarning birlashish kuchiga asoslanadi, buning natijasida sirt siqilishga moyil bo'ladi va cho'zilgan elastik membrana xususiyatlariga ega bo'ladi.
Quyida 293K (Weast, R. C. (Ed.). Kimyo va fizika bo'yicha qo'llanma, 61-nashr. Boca Raton, FL: CRC Press, p. F-45, 1981.) har xil tizimlardagi sirt taranglik qiymatlari keltirilgan.
Havo-suv interfeysida ma'lum bir haroratda sirt tarangligining o'zgarishi (Weast, R. C. (Ed.). Handbook of Chemistry and Physics, 61st ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. F-45, 1981.).
| Harorat ˚C | Yuzaki kuchlanish (erg sm -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 |
Kontakt burchagi
Qattiq sirtdagi suyuqlikning muvozanat aloqa burchagi uch fazaning (suyuq, qattiq va gazsimon) aloqa chizig'ida o'lchanadi.
Masalan, oynadagi suv plyonkasi nol aloqa burchagiga ega, lekin agar suv plyonkasi yog'li yoki plastmassa yuzasida bo'lsa, aloqa burchagi 90 ° C dan yuqori bo'lishi mumkin.
Gidrofob yuzalar (A -rasm) - bu suv bilan aloqa burchagi 90 ° C dan yuqori bo'lgan sirtlar. Agar suv bilan aloqa burchagi 90 ° C dan past bo'lsa, u holda sirt hidrofil hisoblanadi (B -rasm).
Monomolekulyar filmlar haqidagi zamonaviy tushunchalarning asoslari 19 -asr oxiri - 20 -asr boshlarida A. Pockels va Rayleigh asarlarida qo'yilgan.
Suv yuzasida neft bilan ifloslangan hodisalarni o'rgangan Pockels, suvning sirt tarangligining qiymati suv yuzasi maydoniga va suv yuzasiga qo'llaniladigan moy hajmiga bog'liqligini aniqladi.
Rayley, Pockels tomonidan olingan tajriba natijalarini tushuntirib, suv yuzasiga etarlicha kichik miqdordagi moy surtilganda, u o'z -o'zidan monomolekulyar qatlamda tarqalishini, suv yuzasi kritik molekulaga tushganda esa, yog'lar, bir -biriga mahkam o'ralgan tuzilma, bu suvning sirt tarangligi qiymatlarining pasayishiga olib keladi.
Monomolekulyar filmlarni o'rganishga eng katta hissa qo'shgan I. Langmuir. Langmuir birinchi bo'lib suyuqlik yuzasida suzuvchi monolayerlarni tizimli o'rganishni boshladi. Langmuir 1917 yilda sirt faol moddalar ishtirokida suvli eritmalarning sirt tarangligini pasaytirish bo'yicha o'tkazilgan tajribalar natijalariga tushuntirish berdi. Bir qatlamli ichki bosimni (Langmuir balansi) to'g'ridan -to'g'ri o'lchash uchun qurilma dizaynini ishlab chiqdi va monomolekulyar qatlamlarni o'rganishning yangi eksperimental usulini taklif qildi. Langmuir shuni ko'rsatdiki, qutbli molekulalar bo'lgan suvda erimaydigan ko'plab amfifil moddalar organik moddalar hidrofil qism - "bosh" va hidrofob qism - "dum" ni o'z ichiga oladi, ular sirt tarangligini kamaytirish uchun suv yuzasiga monomolekulyar qatlamda tarqalishi mumkin. Yuzaki bosimning (bir qatlamli sirt bosimi - siqilishga qarshi bo'lgan plyonkaning molekulalararo itarish kuchining bir qatlamli maydon uzunligiga (N / m) nisbati) bog'liqligini o'rganib, Langmuir turli xil mavjudligini aniqladi. bir qatlamli fazali holatlar.
Suyuqlik yuzasida erimaydigan amfifil moddalarning mono -molekulyar plyonkalari Langmuir plyonkalari deyiladi.
1930 -yillarning boshlarida C. Blodgett erimaydigan yog 'kislotalarining monomolekulyar plyonkalarini qattiq substrat yuzasiga o'tkazishni amalga oshirdi va shu tariqa ko'p qatlamli plyonkalarni oldi.
Langmuir usuliga asoslangan Blodgett yondashuvi Langmuir-Blodget texnologiyasi deb ataladi va shu tarzda olingan filmlar Langmuir-Blodgett filmlari deb ataladi.
Ikki fazali gaz-suyuqlik tizimini ko'rib chiqing.
Suyuqlik molekulalari faza hajmida bo'lib, atrofdagi molekulalar tomondan tortishish kuchlari (birlashuvi) ta'sirini boshdan kechiradilar. Bu kuchlar bir -birini muvozanatlaydi va ularning natijasi nolga teng. Havo-suv interfeysida joylashgan molekulalar qo'shni fazalar tomondan turli kattalikdagi kuchlarni boshdan kechiradi. Suyuqlikning birlik hajmining tortishish kuchi havo hajmining birligidan ancha katta. Shunday qilib, suyuqlik yuzasida molekulaga ta'sir etuvchi kuch suyuqlik fazasining hajmiga yo'naltiriladi va berilgan sharoitda sirt maydonini mumkin bo'lgan minimal qiymatgacha kamaytiradi.
Suyuqlikning sirtini ko'paytirish uchun suyuqlikning ichki bosimini engish uchun biroz ish qilish kerak.
Sirtning oshishi tizimning sirt energiyasi - Gibbs energiyasi ortishi bilan birga keladi. Sirtning cheksiz kichik o'zgarishi dS sirtining cheksiz kichik o'zgarishi bilan doimiy bosim p va T haroratda Gibbs energiyasi dG ifodasi bilan ifodalanadi:
Sirt tarangligi qayerda. Shunday qilib, sirt tarangligi
= (G / S) | T, p, n = konst,
bu erda n - komponentlarning mol soni.
Energiya ta'rifi: sirt tarangligi - Gibbsning erkin sirt energiyasi. Keyin sirt tarangligi sirt birligini (J / m 2) hosil qilish uchun sarflangan ishga tengdir.
Quvvat ta'rifi: sirt tarangligi - bu unga tegib turgan va tananing sirtini ma'lum hajm va sharoitlar uchun imkon qadar minimal darajaga tushirishga harakat qiladigan kuch (N / m).
[J / m 2 = N * m / m 2 = N / m]
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra, tizimning Gibbs energiyasi o'z -o'zidan minimal qiymatga intiladi.
Haroratning oshishi bilan gaz-suyuqlik interfeysining sirt tarangligi qiymati kamayadi.
Sirt faol moddasi ishtirokida gaz-suyuqlik interfeysida sirt tarangligi xatti-harakatini ko'rib chiqaylik.
Faza chegarasida mavjudligi sirt tarangligi qiymatining pasayishiga olib keladigan moddalarga sirt faol moddalar deyiladi.
Sirt faol moddalar assimetrik molekulyar tuzilishga ega, ular qutbli va qutbsiz guruhlardan iborat. Polar guruh dipol momentga ega va qutbli fazaga yaqinlikka ega. –COOH, –OH, –NH 2, –CHO va boshqalar guruhlari qutbli xossalarga ega.
Sirt faol moddalar molekulasining qutbsiz qismi-gidrofob uglevodorodlar zanjiri (radikal).
Sirt faol moddalar molekulalari tizimning Gibbs energiyasi pasayishi shartiga muvofiq o'z -o'zidan interfeysda yo'naltirilgan bir qatlamli qatlam hosil qiladi: qutbli guruhlar suvli (qutbli) fazada joylashgan, hidrofobik radikallar esa suvli muhitdan joyiga o'tadi. kamroq qutbli faza - havo.
Surfaktant molekulalari, ayniqsa ularning uglevodorod radikallari, havo-suv chegarasida, suv molekulalari bilan suv molekulalariga qaraganda kuchsizroq ta'sir o'tkazadilar. Shunday qilib, birlik uzunligiga to'g'ri keladigan umumiy tortishish kuchi kamayadi, natijada toza suyuqlik bilan solishtirganda sirt tarangligi pasayadi.
Langmuir filmlarini o'rganish va Langmuir-Blodgett filmlarini olish uchun sozlash quyidagi asosiy birliklarni o'z ichiga oladi:
suyuqlik (subfaza) joylashgan idish, hammom deb ataladi,
vannaning chekkalari bo'ylab harakatlanadigan sirt to'siqlari,
Bir qatlamli sirt bosimi qiymatini o'lchash uchun Wilhelmy elektron tarozilari
substratni siljitish uchun qurilma.
Vannaning o'zi odatda polietetrafloroetilendan (PTFE) tayyorlanadi, bu esa kimyoviy inertlikni ta'minlaydi va subfaza oqishi ehtimolini oldini oladi. To'siqlarni ishlab chiqarish uchun material, shuningdek, hidrofob floroplastik yoki boshqa kimyoviy inert material bo'lishi mumkin.
Termal stabilizatsiya vannaning tagida joylashgan kanallar tizimi orqali aylanma suv orqali amalga oshiriladi.
Qurilma tebranishga qarshi asosda sun'iy iqlimi bo'lgan maxsus xonada - "toza xona" da joylashgan. Amaldagi barcha kimyoviy moddalar yuqori darajada toza bo'lishi kerak.
Bir qatlamli sirt bosimini o'lchash uchun zamonaviy Langmuir -Blodgett qurilmalarida sirt bosimi sensori - Vilgelmi elektron balansi ishlatiladi.
Sensorning ishlashi "subfaza-gaz" interfeysida bir qatlamli sirt bosimi kuchining Vilgelmi plastinkasiga ta'sirini qoplash uchun zarur bo'lgan kuchni o'lchash printsipiga asoslanadi.
Vilgelmi plastinkasida harakat qiladigan kuchlarni ko'rib chiqing.
V, l, t - navbati bilan Vilgelmi plitasining kengligi, uzunligi va qalinligi; h - suvga cho'mish chuqurligi.
Natijada Vilgelmi plitasiga ta'sir qiluvchi kuch uchta komponentdan iborat: Force = Arximed og'irlik-kuch + sirt tarangligi.
F = glwt-’ghwt + 2 (t + w) cos,
bu erda, "plastinka va subfazaning zichligi, mos ravishda, kontaktning namlanish burchagi, g - tezlanish erkin tushish... Vilgelmi plitasining materiali shunday tanlanganki, u = 0.
Yuzaki bosim - bu toza suvga botirilgan plastinkaga ta'sir etuvchi kuch bilan suvga cho'mgan plastinka ta'sir qiladigan kuch o'rtasidagi farq, uning yuzasi bir qatlam bilan qoplangan:
bu erda - toza suvning sirt tarangligi. Vilgelmi plitasi t bilan tavsiflanadi< F / 2t = mg / 2t [N / m], bu erda m - Vilgelmining balansi bilan o'lchanadigan miqdor. Langmuir-Blodgett usulining o'ziga xos xususiyati shundaki, subfaza yuzasida uzluksiz tartibli monomolekulyar qatlam oldindan hosil bo'ladi va keyinchalik substrat yuzasiga o'tkaziladi. Subfaza yuzasida buyurtma qilingan bir qatlamli qatlam hosil bo'lishi quyidagicha sodir bo'ladi. Subfaza yuzasiga yuqori uchuvchan erituvchida tekshiriladigan modda eritmasining ma'lum hajmi qo'llaniladi. Erituvchi bug'langandan so'ng, suv yuzasida molekulalari tasodifiy joylashgan monomolekulyar plyonka hosil bo'ladi. Doimiy haroratda T, bir qatlamli holat -A siqilish izotermasi bilan tavsiflanadi, bu to'siqning sirt bosimi va o'ziga xos molekulyar maydon A o'rtasidagi munosabatni aks ettiradi. Harakatlanuvchi to'siq yordamida, bir qatlamli molekulalarning yaqin qadoqlangan uzluksiz plyonkasini olish uchun siqiladi, bunda o'ziga xos molekulyar maydoni A molekulaning tasavvurlar maydoniga va uglevodorod radikallariga teng bo'ladi. deyarli vertikal yo'naltirilgan. Turli fazali holatlarda bir qatlamli qatlamning siqilishiga mos keladigan -A qaramlikdagi chiziqli bo'limlar A 0 qiymati bilan tavsiflanadi. - chiziqli kesmani A o'qiga ekstrapolyatsiya qilish natijasida olingan bir qatlamli molekulaga to'g'ri keladigan maydon (= 0 mN / m). Ta'kidlash joizki, amfifil moddaning (AMPM) bir qatlamli faza-gaz interfeysida lokalizatsiya qilingan fazaviy holati subfaza-bir qatlamli tizimdagi kuchlarning yopishqoq-yopishqoq muvozanati bilan belgilanadi va moddaning tabiatiga bog'liq. uning molekulalarining tuzilishi, T harorati va subfazalar tarkibi. Gazsimon G, suyuq L1, suyuq kristalli L2 va qattiq kristalli S monolayerlari farqlanadi. Yopiq AMPV molekulalaridan tashkil topgan bitta qatlam suv yuzasi bo'ylab yuqoriga va pastga harakatlanadigan qattiq substratga o'tkaziladi. Substrat yuzasi turiga (hidrofil yoki hidrofob) va substratning bir qatlamli va bir qatlamli subfaza yuzasi bilan kesishish ketma -ketligiga qarab, nosimmetrik (Y) yoki assimetrik (X, Z) tuzilishga ega LBlarni olish mumkin. . Bir qatlamli qatlamning substratga o'tkazilishi amalga oshiriladigan sirt bosimining qiymati berilgan AMPI ning siqilish izotermidan aniqlanadi va bir qatlamli molekulalarning yaqin o'rash holatiga to'g'ri keladi. O'tkazish vaqtida bir qatlamli maydonni to'siqlarni harakatga keltirishi natijasida kamayishi tufayli bosim o'zgarmaydi. Substratni bir qatlamli qatlam bilan qoplash darajasining mezoni quyidagicha formula bilan aniqlanadigan k uzatish koeffitsienti hisoblanadi: bu erda S ', S " - uzatish boshlanishidagi bir qatlamli va uzatish tugagandan so'ng, mos ravishda Sn - substrat maydoni. Langmuir-Blodget plyonkasining bir xil qalinligini olish uchun substrat yuzasi Rz pürüzlülüğüne ega bo'lishi kerak.<=50нм. Kirish
Langmuir-Blodgett filmlari zamonaviy fizikaning tubdan yangi ob'ekti bo'lib, ularning har qanday xususiyatlari g'ayrioddiy. Hatto bir xil monolayerlardan tashkil topgan oddiy plyonkalar ham bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega, maxsus qurilgan molekulyar birikmalar haqida gapirmasa ham bo'ladi. Langmuir-Blodgett filmlari fan va texnikaning turli sohalarida turli xil amaliy qo'llanmalarni topadi: elektronika, optika, amaliy kimyo, mikromekanika, biologiya, tibbiyot va boshqalar. . Langmuir-Blodget usuli bir qatlamli yuzaning xususiyatlarini o'zgartirishga va yuqori sifatli plyonka qoplamalarini yaratishga imkon beradi. Bularning barchasi hosil bo'lgan plyonkaning qalinligini aniq nazorat qilish, qoplamaning bir xilligi, past pürüzlülük va yuqori, agar to'g'ri sharoit tanlansa, plyonkaning sirtga yopishishi tufayli mumkin bo'ladi. Filmlarning xususiyatlarini amfifil molekulaning qutbli boshi tuzilishini, bir qatlamli tarkibini, shuningdek ajratish shartlarini - subfazaning tarkibini va sirt bosimini o'zgartirish orqali osonlik bilan o'zgartirish mumkin. Langmuir-Blodget usuli har xil molekulalar va molekulyar komplekslarni, shu jumladan biologik faollarni bir qatlamli qatlamga joylashtirishga imkon beradi. 1. Bu hikoya taniqli amerikalik olim va hurmatli diplomat Benjamin Franklinning sevimli mashg'ulotlaridan biri bilan boshlanadi. 1774 yilda Evropada bo'lganida, Angliya va Shimoliy Amerika shtatlari o'rtasidagi yana bir mojaroni hal qilar ekan, Franklin bo'sh vaqtlarida suv yuzasida yog 'plyonkalari bilan tajriba o'tkazdi. Yarim akr (1 akr ≈ 4000 m 2) suv havzasi yuzasiga bir osh qoshiq moy yoyilgani olimni juda hayron qoldirdi. Agar hosil bo'lgan plyonkaning qalinligini hisoblasak, u o'n nanometrdan oshmasligi ma'lum bo'ladi (1 nm = 10 -7 sm); boshqacha aytganda, filmda faqat bitta molekula qatlami bor. Ammo bu haqiqat faqat 100 yil o'tgach amalga oshdi. Agnes Pockels ismli qiziquvchan ingliz ayol o'z vannasida organik aralashmalar yoki oddiygina aytganda sovun bilan ifloslangan suvning sirt tarangligini o'lchay boshladi. Ma'lum bo'lishicha, uzluksiz sovun plyonkasi sirt tarangligini sezilarli darajada pasaytiradi (esda tutingki, bu sirt birligining maydoniga to'g'ri keladigan energiya). Pockels o'zining tajribalari haqida taniqli ingliz fizigi va matematikasi Lord Rayleyga yozdi, u o'z sharhlari bilan obro'li jurnalga xat yubordi. Keyin Rayley o'zi Pockels tajribalarini takrorladi va quyidagi xulosaga keldi: "Kuzatilgan hodisalar Laplas nazariyasidan tashqariga chiqadi va ularni tushuntirish molekulyar yondashuvni talab qiladi". Boshqacha qilib aytganda, nisbatan oddiy - fenomenologik mulohazalar etarli emas bo'lib chiqdi, ular hali aniq bo'lmagan va umuman qabul qilinmagan moddaning molekulyar tuzilishi haqidagi g'oyalarni o'z ichiga olishi kerak edi. Tez orada amerikalik olim va muhandis Irving Langmuir (1881… 1957) ilmiy sahnaga chiqdi. Uning butun ilmiy tarjimai holi taniqli "ta'rifni" rad etadi, unga ko'ra "fizik hamma narsani tushunadi, lekin hech narsani bilmaydi; kimyogar, aksincha, hamma narsani biladi va hech narsani tushunmaydi, fizik -kimyogar esa bilmaydi va tushunmaydi. Langmuir o'zining soddaligi va o'ychanligi bilan ajralib turadigan fizik kimyo sohasidagi faoliyati uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan. Langmuir tomonidan termion emissiya, vakuum texnologiyasi va yutilish sohasida olingan klassik natijalarga qo'shimcha ravishda, u sirt plyonkalarining monomolekulyarligini tasdiqlaydigan va hatto molekulalarning yo'nalishini va o'ziga xos maydonini aniqlashga imkon beradigan ko'plab yangi eksperimental usullarni ishlab chiqdi. ular tomonidan bosib olingan. Bundan tashqari, Langmuir birinchi bo'lib bir molekulali qalinlikdagi plyonkalarni - bir qatlamli qatlamlarni suv yuzasidan qattiq substratlarga o'tkazishni boshladi. Keyinchalik, uning shogirdi Katharina Blodgett bir qatlamli qatlamlarni birin-ketin ko'p marta o'tkazish texnikasini ishlab chiqdi, shuning uchun hozirda Langmuir-Blodjet plyonkasi deb ataladigan mustahkam qatlamda bir-biriga o'ralgan konstruktsiya yoki ko'p qatlamli qatlam olinadi. Suv yuzasida yotgan bir qavatli odam uchun "Langmuir plyonkasi" nomi ko'pincha saqlanib qoladi, garchi u ko'p qatlamli plyonkalarga nisbatan ham ishlatilgan. 2. Suv parisi molekulalari
Ma'lum bo'lishicha, juda murakkab molekulalarning o'ziga xos odatlari bor. Masalan, ba'zi organik molekulalar suv bilan aloqa qilishni "yoqtirishadi", boshqalari esa bunday aloqadan qochishadi, suvdan "qo'rqishadi". Ular navbati bilan hidrofil va hidrofob molekulalar deb ataladi. Shu bilan birga, suv parisi kabi molekulalar ham bor - bir qismi hidrofil, ikkinchisi esa hidrofob. Suv parisi molekulalari muammoni o'zlari hal qilishlari kerak: ular suvda bo'lishi kerakmi yoki yo'qmi (agar biz ularning suvli eritmasini tayyorlashga harakat qilsak). Topilgan yechim chindan ham Sulaymon bo'lib chiqdi: albatta, ular suvda bo'ladi, lekin faqat yarmi. Suv parisi molekulalari suv yuzasida joylashganki, ularning hidrofil boshi (qoida tariqasida, ajratilgan zaryadlar - elektr dipol momenti) suvga tushiriladi va hidrofob quyruq (odatda uglevodorod zanjiri) tashqariga chiqadi. atrofdagi gazsimon muhit (1 -rasm) ... Suv parilarining pozitsiyasi biroz noqulay, lekin u ko'plab zarrachalar tizimlari fizikasining asosiy tamoyillaridan birini - erkin energiyaning minimal printsipini qondiradi va bizning tajribamizga zid emas. Suv yuzasida monomolekulyar qatlam hosil bo'lganda, molekulalarning hidrofil boshlari suvga botiriladi, hidrofobik dumlari esa suv yuzasidan vertikal ravishda chiqib ketadi. Faqat ba'zi ekzotik moddalar amfifillik deb ataladigan ikki bosqichda (suvli va suvsiz) joylashish tendentsiyasiga ega deb o'ylamaslik kerak. Aksincha, kimyoviy sintez usullari, hech bo'lmaganda, deyarli har qanday organik molekulaga hidrofob quyruqni "tikishi" mumkin, shunda suv parisi molekulalari assortimenti nihoyatda keng va ularning maqsadlari har xil bo'lishi mumkin. 3. Bir qatlamli qatlamlarni qattiq substratlarga o'tkazishning ikkita usuli bor, ularning ikkalasi ham shubhali oddiy, chunki ularni tom ma'noda yalang'och qo'llar bilan bajarish mumkin. Amfifil molekulalarning bir qatlamli qatlamlari suv sathidan Langmuir-Blodget usuli (yuqori) yoki Schaeffer usuli (pastda) yordamida qattiq substratga o'tkazilishi mumkin. Birinchi usul bitta qatlamni vertikal harakatlanuvchi substrat bilan "teshishdan" iborat. Bu X - (molekulyar quyruq substrat tomon yo'naltirilgan) va Z tipidagi (teskari yo'nalish) qatlamlarni olish imkonini beradi. Ikkinchi usul - bu gorizontal yo'naltirilgan substrat bilan bir qatlamli qatlamga tegish. Bu X tipidagi bir qatlamli qatlamlarni beradi. Birinchi usul Langmuir va Blodget tomonidan ixtiro qilingan. Monolayer suzuvchi to'siq yordamida suyuq kristallga aylantiriladi - ikki o'lchovli suyuq kristalli holatga keltiriladi, so'ngra tom ma'noda substrat bilan teshiladi. Bunday holda, plyonka o'tkaziladigan sirt vertikal ravishda yo'naltiriladi. Suv parisi molekulalarining substratga yo'nalishi, substratning bir qatlamli suvga tushirilishiga yoki aksincha, suvdan havoga ko'tarilishiga bog'liq. Agar substrat suvga cho'mgan bo'lsa, "mermaidlar" ning dumlari substrat tomon yo'naltiriladi (Blodgett bu tuzilmani X tipli bir qatlamli deb atagan) va agar chiqarilsa, aksincha, substratdan (Z- bitta qatlamli turdagi), rasm. 2a. Har xil sharoitda bir qatlamli qatlamni birin-ketin o'tkazishni takrorlash orqali simmetriya jihatidan bir-biridan farq qiladigan uch xil turdagi (X, Y, Z) ko'p qatlamli qoziqlarni olish mumkin. Masalan, X va Z tipidagi ko'p qatlamlarda (3-rasm) aks ettirish markazi- teskari yo'nalish yo'q va ular oraliq musbat va manfiy yo'nalishga qarab substratdan yoki taglikka yo'naltirilgan qutb o'qiga ega. elektr zaryadlari, ya'ni molekulaning elektr dipol momentining yo'nalishiga qarab. Y tipidagi ko'p qatlamlar ikki qavatli yoki aytilganidek, ikki qavatli (aytmoqchi, ular biologik membranalarga o'xshash qurilgan) va markaziy nosimmetrik bo'lib chiqadi. X-, Z- va Y tipli ko'p qatlamli tuzilmalar molekulalarning substratga nisbatan yo'nalishi bo'yicha farqlanadi. X va Z tipidagi tuzilmalar qutbli, chunki barcha molekulalar bir tomonga "qaraydilar" (quyruqlar mos ravishda X va Z turlarining substratiga yoki substratdan). Guruch. 3. X va Z tipidagi tuzilmalar tuzilishi biologik membrana qurilmasini eslatuvchi qutbsiz ikki qavatli qadoqlashga mos keladi. Ikkinchi usul Langmuir shogirdi Schaeffer tomonidan taklif qilingan. Substrat deyarli gorizontal yo'naltirilgan va qattiq qatlamda ushlab turiladigan monolayer bilan engil aloqa o'rnatiladi (2b -rasm). Monolayer oddiygina substratga yopishadi. Ushbu operatsiyani takrorlash orqali siz X tipidagi ko'p qavatli bo'lishingiz mumkin. Shaklda 4, substratni pastki fazadan ko'tarilganda, bir qatlamli cho'kma jarayonini ko'rsatadi: amfifil molekulalarning hidrofil boshlari substratga "yopishadi". Agar substrat havodan pastki fazaga tushsa, u holda molekulalar unga uglevodorod dumlari bilan "yopishadi". ... Film ishlab chiqarish uchun uskunalar Langmuir o'rnatish umumiy blok diagrammasi 1 - Langmuir vannasi; 2 - shaffof muhrlangan quti; Katta metall taglik plitasi; 4 - amortizatorlar; Harakatlanuvchi to'siq; 6 - Vilgelmi tarozilari; 7 - Vilgelmi balansi; 8 - substrat; 9 - to'siqni elektr haydovchi (5); - substratning elektr haydovchisi (8); II - peristaltik nasos; - quvvat kuchaytirgichli ADC / DAC interfeysi; IBM PC / 486 shaxsiy kompyuter.
O'rnatish maxsus dastur yordamida shaxsiy kompyuter orqali boshqariladi. Sirtdagi bosimni o'lchash uchun Vilgelmi balansi qo'llaniladi (bir qatlamli p ning sirt bosimi - bu toza suv yuzasida va sirt faol bir qatlamli bilan qoplangan sirtdagi sirt tarangligining farqi). Aslida, Vilgelmining muvozanati F = F 1 + F 2 kuchini o'lchaydi, uning yordamida suvga namlangan plastinka suvga tortiladi (7 -rasmga qarang). Namlangan plastinka sifatida filtr qog'ozining bir qismi ishlatiladi. Vilgelmiy balansining chiqishidagi kuchlanish chiziqli ravishda sirt bosimi p bilan bog'liq. Bu kuchlanish kompyuterga o'rnatilgan ADC kirishiga o'tadi. Bir qavatli maydon reostat yordamida o'lchanadi, uning kuchlanish pasayishi harakatlanuvchi to'siqning koordinatali qiymatiga to'g'ridan -to'g'ri proportsionaldir. Reostatdan kelgan signal ADC kirishiga ham beriladi. Ko'p qatlamli tuzilmalar hosil bo'lgan holda, bir qatlamli qatlamni suv yuzasidan qattiq substratga ketma -ket o'tkazishni amalga oshirish uchun substratni sekin (minutiga bir necha mm tezlikda) tushiradigan va ko'taradigan mexanik qurilma (10) ishlatiladi. ) bir qatlamli sirt orqali. Monolayerlar ketma -ket substratga o'tkazilganda, suv yuzasida bir qatlamli hosil qiluvchi moddaning miqdori kamayadi va harakatlanuvchi to'siq (5) avtomatik ravishda siljiydi va sirt bosimi o'zgarmaydi. Harakatlanuvchi to'siq (5) kompyuter tomonidan DAC chiqishidan mos keladigan dvigatelga kuchaytirgich orqali berilgan kuchlanish yordamida boshqariladi. Substratning tezligi qo'pol va silliq sozlanishi tugmalar yordamida boshqaruv panelidan boshqariladi. Besleme zo'riqishi quvvat manbai blokidan boshqaruv paneliga va u erdan quvvat kuchaytirgich orqali ko'tarish mexanizmining elektr motoriga uzatiladi. KSV 2000 avtomatik o'rnatish Langmuir-Blodget plyonkalarini olish usuli ko'plab elementar texnologik operatsiyalarni o'z ichiga oladi, ya'ni. tizimga tashqi tomondan elementar ta'sirlar, buning natijasida "subfaza - bir qatlamli - gaz - substrat" tizimida tuzilish jarayonlari sodir bo'ladi, ular oxir -oqibat ko'p tuzilmalarning sifati va xususiyatlarini aniqlaydi. Filmlarni olish uchun KSV 2000 avtomatlashtirilgan o'rnatmasi ishlatilgan, o'rnatish sxemasi rasmda ko'rsatilgan. sakkiz Guruch. 8. KSV 2000 o'rnatish sxemasi Nosimmetrik uch qismli teflon kyuvet 2 tebranishga qarshi stolda 11 himoya qopqog'i 1 ostiga qo'yilgan, uning yon tomonlarida teflon to'siqlari qarama-qarshi tomonga siljiydi 5. "4-faza-gaz" interfeysidagi sirt bosimi aniqlanadi. sirt bosimi elektron datchigi bilan 6. Boshqarish moslamasi 7 joy almashtiruvchi dvigatel to'siqlariga 8 ulangan va bitta qatlamni uzatish paytida berilgan sirt bosimining (siqilish izotermidan aniqlangan va monolayerning tartibli holatiga mos keladigan) saqlanishini ta'minlaydi. substrat yuzasiga. 3 -substrat ushlagichga subfaza yuzasiga ma'lum burchak ostida mahkamlanadi va 10 -gachasi qurilma (kyuvet bo'limlari o'rtasida substratni uzatish mexanizmi bilan jihozlangan) qo'zg'aysan yordamida harakatlanadi 9. Texnologik tsikldan oldin, 12 -subfazaning yuzasi nasos yordamida tozalash yo'li bilan oldindan tayyorlanadi 13. O'rnatish avtomatlashtirilgan va kompyuter bilan jihozlangan 14. O'rnatishning asosiy qismi - teflonli kyuvet (yuqoridan ko'rinish 9 -rasmda ko'rsatilgan). - uchta bo'linmadan iborat: subfazaga har xil moddalarni purkash uchun bir xil o'lchamdagi ikkita va toza yuzasi bo'lgan bitta kichik bo'lak. Taqdim etilgan o'rnatishda uch qismli kyuvetaning, bo'linmalar orasidagi substratni uzatish mexanizmi va to'siqlarni boshqarish uchun ikkita mustaqil kanalning mavjudligi, har xil moddalardan iborat bir qatlamli Langmuir plyonkalarini olish imkonini beradi. Shaklda 10da sirt bosimi sensori va to'siqlari bo'lgan ikkita bir xil hujayra bo'linmasidan biri ko'rsatilgan. To'siqlar harakati tufayli bir qatlamli sirt maydoni o'zgaradi. To'siqlar teflondan qilingan va bir qatlamli to'siq ostidan oqmasligi uchun etarlicha og'ir.
Guruch. 10. Hujayra bo'linmasi O'rnatish xususiyatlari: Substratning maksimal o'lchami 100 * 100 mm Filmni yotqizish tezligi 0,1-85 mm / min Yig'ish davrlarining soni 1 yoki undan ko'p Filmni quritish muddati 0-10 4 sek Yuzaki o'lchash diapazoni 0-250 mN / m bosim O'lchov aniqligi 5 mN / m sirt bosimi Katta o'rnatish maydoni 775 * 120 mm Subfaza hajmi 5,51 l Subfazaning harorati 0-60 ° S To'siq tezligi 0,01-800 mm / min 5. Langmuir-Blodgett filmlarining sifatiga ta'sir etuvchi omillar
Langmuir-Blodgett filmlarining sifat omili quyidagicha ifodalanadi yo'l: K = f (K us, K o'sha, K pav, K ms, Kp), mo'ylov - o'lchash asboblari; Ktech - texnologik poklik; Kpav - sirt faol moddaning subfazaga sepilgan fizik -kimyoviy tabiati; K ms - subfaza yuzasida bir qatlamli fazali holat; Kp - substrat turi. Birinchi ikkita omil dizayn va texnologiyaga, qolganlari esa - fizik -kimyoviy. O'lchov asboblari taglik va to'siqni siljitish uchun moslamalarni o'z ichiga oladi. Ko'p tuzilmalarni shakllantirishda ularga qo'yiladigan talablar quyidagilar: Mexanik tebranishlarning yo'qligi; Namuna harakat tezligining doimiyligi; To'siqning harakat tezligining barqarorligi; Yuqori darajadagi texnologik poklikni saqlash Boshlang'ich materiallarning tozaligini nazorat qilish (subfazaning asosi sifatida distillangan suvdan foydalanish, sirt faol moddalar va elektrolitlar eritmalarini ishlatishdan oldin tayyorlash); Tayyorgarlik ishlarini bajarish, masalan, substratlarni qirib tashlash va yuvish; Subfaza yuzasini oldindan tozalash; Ishchi maydonda yarim yopiq hajm yaratish; Barcha ishlarni sun'iy iqlimli maxsus xonada - "toza xona" da bajarish. Sirt faol moddasining fizik -kimyoviy xususiyatini belgilovchi omil moddaning individual xususiyatlarini tavsiflaydi: Sirt faol moddaning o'zi va sirt faol va subfazali molekulalar orasidagi hidrofil va hidrofob ta'sirlarning nisbatini aniqlaydigan molekulaning tuzilishi (geometriyasi); Sirt faol moddalarining suvda eruvchanligi; Sirt faol moddalarning kimyoviy xossalari Yuqori konstruktiv plyonkalarni olish uchun quyidagi parametrlarni nazorat qilish kerak: bir qatlamli sirt tarangligi va LBFda nuqsonlar mavjudligini tavsiflovchi uzatish koeffitsienti; atrof -muhit harorati, namlik va bosim; PH pastki bosqichlari, Filmni joylashtirish tezligi Izoterm qismlari uchun siqilish koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi: bu erda (S, P) - izotermaning chiziqli kesimining boshi va oxirining koordinatalari. 6. Filmlarning o'ziga xos xususiyatlari
Ko'p qavatli zamonaviy fizikaning tubdan yangi ob'ekti, shuning uchun ularning har qanday xossalari (optik, elektr, akustik va boshqalar) umuman g'ayrioddiy. Hatto bir xil monolayerlardan tashkil topgan eng oddiy tuzilmalar ham o'ziga xos xususiyatlarga ega. Qattiq substratda bir xil yo'naltirilgan molekulalardan qanday qilib bir qatlamli bo'lishini bilganimizdan so'ng, unga elektr kuchlanish manbai yoki aytaylik o'lchash moslamasini ulash vasvasasi paydo bo'ladi. Keyin biz ushbu qurilmalarni to'g'ridan -to'g'ri individual molekulaning uchlariga ulaymiz. Yaqin vaqtgacha bunday tajribani o'tkazish imkonsiz edi. Monolayerga elektr maydonini qo'llash mumkin va moddaning optik yutilish tasmalarining siljishini kuzatish yoki tashqi zanjirdagi tunnel oqimini o'lchash mumkin. Bir plyonkali elektrodlar orqali bir qatlamli kuchlanish manbasini ulash ikkita juda ta'sirli ta'sirga olib keladi (11 -rasm). Birinchidan, elektr maydoni to'lqin uzunligi shkalasida molekulaning yorug'lik yutish tasmalarining o'rnini o'zgartiradi. Bu klassik Stark effekti (uni 1913 yilda kashf etgan mashhur nemis fizigi nomi bilan atalgan), lekin bu holda qiziqarli xususiyatlarga ega. Gap shundaki, yutilish bandining siljish yo'nalishi, ma'lum bo'lishicha, elektr maydon vektorining o'zaro yo'nalishiga va molekulaning ichki dipol momentiga bog'liq. Va bu nimaga olib keladi: xuddi shu modda uchun va bundan tashqari, maydonning bir xil yo'nalishi uchun, yutilish tasmasi qizil tipli X tipli bir qatlamli va ko'k rangga-Z tipidagi bir qavatli. Shunday qilib, tarmoqli siljishining yo'nalishi bitta qatlamli dipollarning yo'nalishini baholash uchun ishlatilishi mumkin. Sifat nuqtai nazaridan, bu jismoniy holat tushunarli, lekin agar bantlarning siljishini miqdoriy talqin qilishga harakat qilinsa, elektr maydonining murakkab molekula bo'ylab qanday taqsimlanishi haqida eng qiziq savol tug'iladi. Stark effekti nazariyasi nuqta atomlari va molekulalari faraziga asoslanadi (bu tabiiy - axir, ularning o'lchamlari maydon o'zgaradigan uzunlikdan ancha kichik), bu erda yondashuv tubdan boshqacha bo'lishi kerak. hali ishlab chiqilmagan. Yana bir ta'sir-bu bir qatlamli tunnel oqimining oqimi (biz potentsial to'siq orqali elektronlarning kvant-mexanik oqishi mexanizmi haqida gapiramiz). Past haroratlarda Langmuir monolayeridan o'tadigan tunnel oqimi haqiqatan ham kuzatiladi. Bu kvant hodisaning miqdoriy talqini, shuningdek, suv parisi molekulasining murakkab konfiguratsiyasini hisobga olishni o'z ichiga olishi kerak. Va bir qatlamli voltmetrning ulanishi nima berishi mumkin? Ma'lum bo'lishicha, u holda siz tashqi omillar ta'sirida molekulaning elektr xususiyatlarining o'zgarishini kuzatishingiz mumkin. Masalan, bir qatlamli yoritish, ba'zida yorug'lik miqdorini yutgan har bir molekulada zaryadning sezilarli taqsimlanishi bilan kechadi. Bu molekulyar zaryadlar uzatishning ta'siri. Yorug'lik kvanti, xuddi elektronni molekula bo'ylab harakatlantiradi va bu tashqi zanjirda elektr tokini qo'zg'atadi. Voltmetr shu tariqa molekulyar elektron elektron protsessorni qayd qiladi. Zaryadlarning intramolekulyar harakatiga haroratning o'zgarishi ham sabab bo'lishi mumkin. Bunday holda, bir qatlamli umumiy elektr dipol momenti o'zgaradi va tashqi zanjirda piroelektr deb ataladigan oqim qayd qilinadi. Biz ta'kidlaymizki, tasvirlangan hodisalarning hech biri yo'nalish bo'yicha molekulalarning tasodifiy taqsimlanishi bo'lgan filmlarda kuzatilmaydi. Langmuir plyonkalari yorug'lik energiyasi kontsentratsiyasining tanlangan ba'zi molekulalarga ta'sirini simulyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, yashil o'simliklarda fotosintezning dastlabki bosqichida yorug'lik xlorofill molekulalarining ayrim turlari tomonidan so'riladi. Hayajonlangan molekulalar etarlicha uzoq umr ko'radi va o'z-o'zidan qo'zg'alish bir xil turdagi zich joylashgan molekulalar bo'ylab harakatlanishi mumkin. Bu qo'zg'alish eksiton deb ataladi. Eksitonning "yurishi" "bo'ri qudug'iga" kirganda tugaydi, uning rolini qo'zg'alish energiyasi biroz pastroq bo'lgan boshqa turdagi xlorofil molekulasi o'ynaydi. Aynan shu tanlangan molekulaga yorug'lik yorug'lik qo'zg'atadigan ko'plab eksitonlardan energiya uzatiladi. Katta maydondan to'plangan yorug'lik energiyasi mikroskopik maydonga jamlangan - "fotonlar uchun huni" olinadi. Bu huni nurni yutuvchi molekulalarning bir qatlamli modellashtirilishi mumkin, bunda oz miqdordagi eksiton tutuvchi molekulalari bir-biridan ajralib turadi. Eksiton ushlangandan so'ng, tutuvchi molekula o'ziga xos spektr bilan yorug'lik chiqaradi. Bunday monolayer rasmda ko'rsatilgan. 12a. Yoritilganda, har ikkala molekulaning - yorug'lik yutuvchi va molekulalarning - eksitonlar tutuvchi nurlanishini kuzatish mumkin. Ikkala turdagi molekulalarning luminesans diapazonlarining intensivligi taxminan bir xil (12b -rasm), garchi ularning soni 2 ... 3 kattalik tartibida farq qilsa. Bu energiya kontsentratsiyasi mexanizmi, ya'ni foton huni ta'siri borligini isbotlaydi. Bugungi kunda ilmiy adabiyotlarda savol faol muhokama qilinmoqda: ikki o'lchovli magnit yasash mumkinmi? Va fizik nuqtai nazardan, biz bir tekislikda joylashgan molekulyar magnit momentlarning o'zaro ta'siri o'z -o'zidan magnitlanishiga olib kelishi mumkin bo'lgan asosiy imkoniyatning mavjudligi haqida gapiramiz. Bu muammoni hal qilish uchun amfifil suv parisi molekulalariga o'tish metallari atomlari (masalan, marganets) kiritiladi, so'ngra Blodget usuli bilan bir qatlamli qatlamlar olinadi va past haroratlarda ularning magnit xususiyatlari o'rganiladi. Birinchi natijalar ikki o'lchovli tizimlarda ferromagnit buyurtma berish imkoniyatini ko'rsatadi. Langmuir filmlarining g'ayrioddiy xususiyatlarini ko'rsatadigan yana bir misol. Ma'lum bo'lishicha, molekulyar darajada ma'lumotni bir qatlamli qatlamdan boshqasiga, qo'shni biriga o'tkazish mumkin. Shundan so'ng, qo'shni monolayerni ajratish mumkin va shu tariqa birinchi monolayerda "yozib olingan" nusxasini olish mumkin. Bu quyidagicha amalga oshiriladi. Misol uchun, biz Blodgett usuli bilan tashqi omillar ta'sirida, masalan, elektron nurlari ta'sirida juftlashishga - dimerlashga qodir bo'lgan shunday molekulalarning bir qatlamini oldik (13 -rasm). Biz juftlanmagan molekulalarni nol, ikkilik ma'lumot kodining birliklari sifatida ko'rib chiqamiz. Bu nol va birliklar yordamida, masalan, optik o'qiladigan matnni yozish mumkin, chunki juftlanmagan va juftlashgan molekulalarning yutilish diapazonlari har xil. Endi biz bu monolayerga Blodgett usuli yordamida ikkinchi monolayerni qo'llaymiz. Keyin molekulalararo o'zaro ta'sirning o'ziga xos xususiyatlari tufayli molekulyar juftliklar aynan bir xil juftlarni o'ziga tortadi va yolg'iz molekulalar yolg'izlarni afzal ko'radi. Bu "manfaatlar klubi" ning ishi natijasida, ma'lumotli rasm ikkinchi monolayerda takrorlanadi. Yuqori monolayerni pastdan ajratib, uning nusxasini olish mumkin. Bunday nusxa ko'chirish jarayoni ma'lumotni tirik organizm hujayralarida oqsil sintezi joyiga olib boradigan DNK molekulalaridan - genetik kod saqlovchilaridan - RNK molekulalaridan ma'lumotlarni takrorlash jarayoniga juda o'xshaydi. Xulosa
Nima uchun LB usuli hali keng joriy etilmagan? Chunki aniq ko'rinadigan yo'lda tuzoqlar bor. LB texnikasi tashqi tomondan sodda va arzon (o'ta yuqori vakuum, yuqori harorat va h.k. kerak emas), lekin birinchi navbatda, ayniqsa, toza xonalarni yaratish uchun katta xarajatlar talab etiladi, chunki changning bir bo'lagi ham monolayerlardan biriga cho'kib ketgan. heterostrukturada tuzatib bo'lmaydigan nuqson bor. ... Ma'lum bo'lishicha, polimerik materialning bir qatlamli tuzilishi, vannaga qo'llash uchun eritma tayyorlanadigan hal qiluvchi turiga bog'liq. Langmuir texnologiyasidan foydalangan holda nanoyurilmalarni loyihalash va ishlab chiqarishni rejalashtirish va amalga oshirish mumkin bo'lgan tamoyillar to'g'risida allaqachon tushunilgan. Shu bilan birga, allaqachon ishlab chiqarilgan nano qurilmalarning xususiyatlarini o'rganishning yangi usullari talab qilinadi. Shunday qilib, biz bunday materiallarning fizik -kimyoviy xossalari va ularning konstruktiv holatini tartibga soluvchi qonunlarni chuqurroq tushunganimizdan keyingina, biz nanoyurilmalarni loyihalash, ishlab chiqarish va yig'ishda ko'proq yutuqlarga erisha olamiz. LB plyonkalarini o'rganish uchun an'anaviy ravishda rentgen va neytronli reflektometriya va elektron diffraktsiyasi qo'llaniladi. Biroq, diffraktsiya ma'lumotlari har doim radiatsiya nurlari yo'naltirilgan maydon bo'yicha o'rtacha hisoblanadi. Shuning uchun ular hozirda atom kuchi va elektron mikroskopi bilan to'ldiriladi. Nihoyat, strukturaviy tadqiqotlarning so'nggi yutuqlari sinxrotron manbalarini ishga tushirilishi bilan bog'liq. LB vannasi va rentgen nurlari diffraktometrini birlashtiradigan stantsiyalar yaratila boshlandi, buning natijasida bir qatlamli qatlamlarning tuzilishini to'g'ridan-to'g'ri suv yuzasida hosil bo'lish jarayonida o'rganish mumkin. Nanotexnologiya va nanotexnologiyaning rivojlanishi hali ham rivojlanishning dastlabki bosqichida, lekin ularning potentsial istiqbollari keng, tadqiqot usullari doimiy ravishda takomillashtirilib boriladi va oldinda qilinayotgan ishlar ochiq emas. Adabiyot bir qatlamli film, blogger 1. Blinov L.M. "Langmuir mono va ko'p molekulyar tuzilmalarning fizik xususiyatlari va qo'llanilishi." Kimyodagi yutuqlar. 52 -son, 8 -son, s. 1263 ... 1300, 1983 yil. 2. Blinov L.M. "Langmuir Films" Uspexi fizicheskikh nauk, 155 -jild, 3 -bet. 443 ... 480, 1988 yil. 3. Savon I.E. Tezis // Langmuir filmlarining xususiyatlarini o'rganish va ularni tayyorlash. Moskva 2010 yil 6-14-betlar -[1-sahifa]- Qo'lyozma sifatida Mutaxassisligi: 01.04.18 - kristallografiya, billur fizikasi Fizika -matematika fanlari doktori ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya Moskva 2012 www.sp-department.ru Ish "Ivanovo davlat universiteti" federal davlat byudjet oliy kasbiy ta'lim muassasasida olib borildi. Rasmiy raqiblar: Ostrovskiy Boris Isaakovich, fizika -matematika fanlari doktori, Federal Davlat byudjet instituti nomidagi Kristallografiya instituti A.V. Shubnikov Rossiya Fanlar akademiyasi, suyuq kristallar laboratoriyasining etakchi ilmiy xodimi Dadivanyan Artyom Konstantinovich, fizika -matematika fanlari doktori, "Moskva davlat mintaqaviy universiteti" federal davlat byudjet oliy ta'lim muassasasi professori, nazariy kafedrasi professori Fizika Chvalun Sergey Nikolaevich, kimyo fanlari doktori, Rossiya Federatsiyasi Davlat ilmiy markazi "nomidagi Fizika va kimyo ilmiy tadqiqot instituti L. Ya. Karpov ", Polimer tuzilishi laboratoriyasi mudiri Etakchi tashkilot: FDU "Fizika muammolari ilmiy -tadqiqot instituti F.V. Lukina ", Zelenograd Himoya 2012 yilda soat min da bo'lib o'tadi. nomidagi Kristallografiya instituti, Federal davlat byudjet fan instituti D 002.114.01 dissertatsiya kengashining yig'ilishida. A.V. Shubnikov nomidagi Rossiya Fanlar Akademiyasi, 119333 Moskva, Leninskiy pr., 59, konferents -zal Dissertatsiya bilan V.I nomidagi Kristallografiya institutining Federal Davlat byudjet fan instituti kutubxonasida tanishish mumkin. A.V. Shubnikov, Rossiya Fanlar akademiyasi. Dissertatsiya kengashining ilmiy kotibi, fizika -matematika fanlari nomzodi V.M. Kanevskiy www.sp-department.ru Ishning umumiy tavsifi Har xil sharoitda ularning xulq -atvorining xususiyatlarini, barqarorlikni ma'lum chegaralar ichida ushlab turish imkoniyatini va boshqalarni o'rganish muhim. Strukturani o'rganish har qanday materialni o'rganishning zarur bo'g'ini hisoblanadi, chunki ularning xususiyatlarini ierarxiyadagi har xil tuzilish darajalarida aniqlash mumkin: molekulyar, supramolekulyar, makroskopik. Strukturaviy masalalarni hal qilishda diffraktsiya usullari va xususan rentgen strukturaviy tahlillari eng informatsion hisoblanadi. Biroq, LClarning rentgen nurlari diffraktsiyasi spektrining o'ziga xosligi tufayli (oz miqdordagi aks ettirishlar, ularning ba'zilari va ba'zi hollarda hammasi tarqoq bo'lishi mumkin), kristalli ob'ektlar uchun ishlab chiqilgan tuzilmani aniqlashning bevosita usullari samarasizdir. . Bunday vaziyatda, suyuq kristalli jismlarning ham, mezogen molekulalarga asoslangan plyonkalarning ham diffraktsiya spektrlarini talqin qilishning namunaviy yondashuvi yanada istiqbolli ko'rinadi va bunday tizimlar uchun tizimli muammolarni hal qilishning yangi usullari va yondashuvlarini ishlab chiqish muhim ahamiyatga ega. va shoshilinch muammo. Maqsadlar va vazifalar ish Ushbu ishning maqsadi turli xil tabiatdagi mezogen molekulalarga asoslangan quyma namunalar va LB plyonkalari tuzilmalarida o'zaro bog'liqlikni o'rnatish va LB texnologiyasi yordamida barqaror ikki o'lchovli funktsional faol kino tizimlarini olish imkoniyatlarini o'rganishdir. berilgan arxitektura. Belgilangan maqsadlarga erishish quyidagi vazifalarni hal qilish orqali amalga oshiriladi: 1) strukturaviy tadqiqotlar uchun suyuq kristalli ob'ektlarni (shu jumladan, polimer suyuq kristallarini) quyma va plyonka holatiga yo'naltirish usullari bilan va bu usullarni qurilma darajasida amalga oshirish bilan; 2) suyuq kristalli fazalar strukturasini strukturadagi translyatsion buzilishlarni hisobga oladigan statistik modellar nuqtai nazaridan va suyuq kristalli fazalar va LB plyonkalarini o'rganish uchun qatlamli tizimlarni tizimli modellashtirish bilan ko'rib chiqish; 3) sun'iy ravishda hosil qilingan yarim o'lchamli kino tizimlarini barqarorlashtirish bilan; 4) chiral LC va LB plyonkalarining qutbli xossalarini ular asosida diffraktsiya ma'lumotlari yordamida bashorat qilish; 5) mezogen ionofor molekulalariga asoslangan izolyatsiya qilingan transport kanallari bilan barqaror ko'p qatlamli tuzilmalar shakllanishi bilan; 6) lantanidlarning magnit va elektrga yo'naltirilgan mezogen komplekslarining temperatura harakatini o'rganish bilan; 7) magnit maydon mavjudligida, shu jumladan "mehmon-xost" tizimlarida metall majmualari asosida suzuvchi qatlamlar hosil bo'lishini va ulardan LB plyonkalarini makroskopik tarzda yaratish uchun foydalanishni ko'rib chiqish. Ilmiy yangilik 1. Kichik burchakli tarqalish ma'lumotlaridan smektika va LB plyonkalarining qatlamli tuzilishini aniqlash uchun strukturaviy bo'lakni dasturiy modellashtirish va olingan atom koordinatalari massivlaridan foydalanib qatlamlar orasidagi diffraktsiyani hisoblash uchun model yondashuvi ishlab chiqilgan. keyinchalik asosiy parametrlarni (qiyalik, azimutal burchak, qatlamlar ustma -ust tushishi, konformatsiya) o'zgartirish orqali strukturaviy modelni o'rnatish. 2. Har xil turdagi mezogenlarga asoslangan quyma namunalar, suzuvchi qatlamlar va LB plyonkalarini parallel tadqiq qilish, quyma va plyonkali tuzilmalar uchun korrelyatsiya o'rnatishga va hosil bo'lgan ko'p qatlamli plyonka strukturasining bir qatlamli konformatsion transformatsiyalarga bog'liqligini ko'rsatishga imkon berdi. uning substratga o'tkazilishi. 3. UV polimerlangan mezogenli chiral va achiral akrilatlar va ularning aralashmalaridan polar tuzilishga va mos keladigan xususiyatlarga ega bo'lgan barqaror LB plyonkalarini olish imkoniyati va akrilatlarga asoslangan ko'p qatlamli LB plyonkalarining UV polimerizatsiyasidan bu usulning afzalligi ko'rsatilgan; bunda, qo'shni qatlamlardagi molekulalarning oxirgi bo'laklari bir -birining ustiga tushganda, C = C rishtalari skriningi tufayli UV polimerlanish mexanizmi ishga tushmasligi mumkin. 4. Vodorod aloqalarini hosil qilish bilan bog'liq faol guruhlarning parasubstitutsion toj efirlari tarkibiga kiritilishi kristalli fazaning tuzilishiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi va LB ning yarim o'lchamli kino strukturasini barqarorlashtirish uchun ishlatilishi mumkinligi ko'rsatilgan. filmlar. 5. To'yinmagan kislotalar tuzlarining subfazalarida olingan mezogenli toj efirlarining LB plyonkalari qatlamlarga muntazam ravishda tuz molekulalari qo'shilib, yarim o'lchamli tuzilishga ega ekanligi ko'rsatildi. 6. Suyuq kristalli disprosium kompleksining magnit maydon bilan stimulyatsiya qilingan ikki fazali xatti-harakati aniqlandi. 7. Lantanidlarning mezogen komplekslarining Langmuir monolayerlaridagi magnit maydonining yo'naltiruvchi ta'siri aniqlandi va ularning asosida ikki tomonlama to'qimaga ega LB plyonkalari, shu jumladan mehmon-mezbon tizimidagi filmlar olindi. Amaliy ahamiyati
1. Ishlab chiqilgan difraktsiya texnikasi yordamida yangi suyuq kristalli birikmalar va ularning asosida hosil bo'lgan yupqa ko'p qatlamli plyonkalarning tuzilishini o'rganish mumkin. 2. Yarim o'lchamli plyonka tuzilmalarini barqarorlashtirish natijalari, masalan, nano o'lchovli plyonkaning funktsional elementlarini loyihalashda qo'llanishi mumkin. 3. Ommaviy namunalar va LB plyonkalaridagi chiralli suyuq kristalli birikmalarning strukturaviy tadqiqotlar natijalari yangi ferroelektrik plyonka materiallarini ishlab chiqishda foydali bo'lishi mumkin. 5. Suyuq-kristalli holatda magnit maydonga yo'naltirilgan lantanid komplekslarining kashf etilgan ikki fazali xatti-harakatlari bu birikmalar tuzilishini nazorat qilish uchun qo'shimcha imkoniyatlar beradi va masalan, magnitli eshiklarni ishlab chiqishda ishlatilishi mumkin. 6. Ko'rsatilganki, suzuvchi qatlamda magnit bilan boshqariladigan elementlar sifatida lantanid komplekslarini ishlatib, ikki kamonli LB plyonkalarini, shu jumladan, qatlamda berilgan azimutal yo'nalishga ega nano o'lchovli o'tkazuvchi kanalli plyonkalarni olish mumkin. Mudofaa qoidalari Statistik tavsif va ularning tuzilishini kompyuter simulyatsiyasi asosida quyma va plyonkali LC tizimlarining diffraktsion tadqiqotlariga uslubiy yondashuvlar. Monomerik va polimerli tizimlarning turli fazali va LB plyonkalarining tuzilishini (strukturaviy modellarini) har xil xarakterdagi mezogenlarga asoslangan tadqiqotlar natijalari. Qatlamli ikki o'lchovli plyonkali konstruktsiyalarni (shu jumladan stabilizatsiyani) olishning uslubiy yondashuvlari. Kichik burchakli rentgen nurlarining tarqalishi ma'lumotlarini tahlil qilish va strukturaviy modellashtirishga asoslangan holda, yarim o'lchovli kino strukturasining ferroelektrik xatti-harakatlarini bashorat qilish natijalari. Mezogen toj efirlari va ularning yog 'kislotasi tuzlari bilan komplekslariga asoslangan LB plyonkalarini tizimli tadqiq qilish natijalari. Lantanidlarning yo'naltirilgan komplekslari va ular asosida LB plyonkalarining LC fazalarida strukturaviy fazali o'zgarishlarni o'rganish natijalari. Ikki tomonlama LB plyonkalarini olish uchun uslubiy yondashuvlar va natijalar. Ishni tasdiqlash Ish natijalari sotsialistik mamlakatlarning suyuq kristallar bo'yicha o'tkazilgan IV (Tbilisi, 1981) va V (Odessa, 1983) xalqaro konferentsiyalarida taqdim etildi; IV, V (Ivanovo, 1977, 1985) va VI (Chernigov, 1988) suyuq kristallar va ulardan amaliy foydalanish bo'yicha Butunittifoq konferentsiyalari; Suyuq kristallar bo'yicha Evropa yozgi konferentsiyasi (Vilnyus, Litva, 1991); Suyuq kristalli polimerlar bo'yicha III Butunrossiya simpoziumi (Chernogolovka, 1995); 7 -chi (Italiya, Ancona, 1995) va 8 -chi (Asilomar, Kaliforniya, AQSh, 1997) uyushgan molekulyar filmlar bo'yicha xalqaro konferentsiyalar; "Polimer tizimlaridagi molekulyar tartib va harakatchanlik" II Xalqaro simpoziumi (Sankt -Peterburg, 1996), 15 -chi (Budapesht, Vengriya, 1994), 16 -chi (Kent, Ogayo, AQSh, 1996), 17 -chi (Strasburg, Frantsiya, 1998) va 18 -chi (Sindai, Yaponiya, 2000 y.) Suyuq kristallar bo'yicha xalqaro konferentsiyalar; Molekulyar elektronika bo'yicha 3 -Evropa konferentsiyasi (Leuven, Belgiya, 1996); Suyuq kristallar bo'yicha Evropa qishki konferentsiyasi (Polsha, Zakopane, 1997); "Inson va tabiat ekologiyasi" I Xalqaro ilmiy -texnik konferentsiyasi (Ivanovo, 1997); 6 -chi (Brest, Frantsiya, 1997) va 7 -chi (Darmshtadt, Germaniya, 1999) ferroelektrik suyuq kristallari bo'yicha xalqaro konferentsiyalar; "Elektrotexnika sohasidagi nozik filmlar" IX xalqaro simpoziumi (Ples, Rossiya, 1998); "Yuz kimyosi va nanotexnologiya" I Butunrossiya konferentsiyasi (Sankt -Peterburg - Xilovo, 1999); III "Butunrossiya ilmiy konferentsiyasi" muvozanatsiz tizimlarning molekulyar fizikasi "(Ivanovo, 2001); "Supramolekulyar arxitekturaning molekulyar dizayni va sintezi" II xalqaro simpoziumi (Qozon, Rossiya, 2002); Materiallarni tadqiq qilish bo'yicha Evropa jamiyatining bahor konferentsiyalari (Strasburg, Frantsiya, 2004 va 2005); Materiallarni tadqiq qilish uchun rentgen, sinxrotron nurlanish, neytron va elektronlarni qo'llash bo'yicha VI, VII va VIII milliy konferentsiyalar (Moskva, Rossiya 2007, 2009, 2011); V Xalqaro ilmiy konferentsiya “Kinetika va kristallanish mexanizmi. Nanotexnologiya, texnologiya va tibbiyot uchun kristallanish ”(Ivanovo, Rossiya 2008); Lyotropik suyuq kristallar bo'yicha III, IV, V va VII xalqaro konferentsiyalar (Ivanovo, Rossiya, 1997, 2000, 2003 va 2009). Shaxsiy hissa Arizachi taqdim etilgan ishning mavzusi bo'lgan sohalarni tanlashda, vazifalarni belgilashda va ularni hal qilish uchun uslubiy yondashuvlarni ishlab chiqishda, tajribalar (dizayn ishlarini o'z ichiga olgan holda) va hisob -kitoblarni tuzishda asosiy rolga ega. Ishga kiritilgan eksperimental tadqiqotlarning asosiy natijalarini talabnoma beruvchi shaxsan yoki uning bevosita ishtirokida olgan, bu T.V bilan qo'shma nashrlarda aks etgan. Pashkova va uning aspirantlari V.M. Dronov, A.V. Kurnosov, A.V. Krasnov, A.V. Pyatunin va doktorlik dissertatsiyalari. Ular tomonidan himoya qilingan. Nashrlar Dissertatsiya mavzusida 41 ta maqola chop etilgan (shundan 15 tasi xorijiy ilmiy jurnallarda va 19 ta ilmiy jurnallarda Oliy attestatsiya komissiyasi ro'yxatiga ko'ra), ixtirochi guvohnomasi olingan (nashrlar ro'yxati berilgan. referatning oxiri). Ishning tuzilishi va ko'lami Bitiruv malakaviy ishi kirish, olti bob va havola qilingan adabiyotlar ro'yxatidan iborat. Bitiruv malakaviy ishining umumiy hajmi 450 sahifadan iborat bo'lib, 188 ta rasm, 68 ta jadval va 525 nomdagi bibliografiyani o'z ichiga oladi. Ishning asosiy mazmuni Kirish mavzuning dolzarbligini ochib beradi, ishning maqsadi va asosiy vazifalarini, natijalarning ilmiy yangiligi va amaliy ahamiyatini, himoya qilishning asosiy qoidalarini shakllantiradi. 1-bobda muntazam tashkil etiladigan ob'ektlarning tuzilishini o'rganishning asosiy usullari (1.1-bo'lim) haqida umumiy g'oyalar keltirilgan va kristalli tuzilmalardan kichik o'lchamli-suyuq kristallar (LC) va yarim o'lchamli tuzilmalarga o'tish jarayonida yuzaga keladigan muammolarni ko'rib chiqiladi. filmlar. Suyuq kristall tuzilishini o'rganish bo'yicha ishlarning paydo bo'lishi, strukturaviy ma'lumotlar tarqalish intensivligining Furye konvertatsiyasi natijasida olinganligi, B.K. Vaynshteyn va I.G. Chistyakov. Asosiy tadqiqot vositasi B.K. Vaynshteyn, makroskopik silindrsimon simmetriyaga ega tizimlar uchun atomlararo masofalar funktsiyalari. Bu usul bir qator polimer suyuq kristalli tizimlar va ingichka anizotrop plyonkalarning Paterson xaritalarini tahlil qilishda molekulyar o'z-o'zini aylanish kontseptsiyasidan foydalanishni boshlanishi bilan yanada takomillashtirildi. Suyuq kristall tuzilishini to'g'ridan -to'g'ri aniqlashda yuzaga keladigan qiyinchiliklar, tarjima tartibi buzilgan tizimlarning namunaviy tavsifiga asoslangan tadqiqotlarni boshladi. Gosemann parakristal modeliga kelsak, asosiy suyuq kristalli fazalarning tuzilishi ko'rib chiqildi va ularning tasnifi tarjima tartibining buzilishlarining keng tarqalgan turiga qarab amalga oshirildi. Fonk klaster modelini har xil turdagi buzilishlar bo'lgan tizimlarni tahlil qilish variantlaridan biri sifatida ham ko'rib chiqish mumkin, bu erda elektron zichligining mahalliy tebranishlarini tavsiflash uchun korrelyatsiya funktsiyasi joriy qilingan, bu esa (Xosemann modelida bo'lgani kabi) imkon beradi. yaqin (qo'pol) va uzoq (buzilish uzunligi) buzilishlarining tartibini aniqlash. Ushbu model nuqtai nazaridan, bir qator suyuq kristalli polimerlarning rentgen ma'lumotlari talqin qilindi. So'nggi o'n yillikda reflektometriya usuli sirt va ingichka yassi plyonkalarning tuzilishini o'rganish uchun ishlatilgan. Bu erda interfeysga tushgan tekislik to'lqinining tarqalishi makroskopik sinish ko'rsatkichi nuqtai nazaridan ko'rib chiqiladi, bu interfeysning har ikki tomonidagi nurlanishning o'rtacha xususiyatlarini tavsiflaydi. Yassi qatlamning reflektivligini dinamik matritsa usuli (Parrat algoritmi) yoki kinematik yaqinlashtirish (Born yaqinlashuvi) yordamida hisoblash mumkin. Qatlam zich bo'lmagan holda, makroskopik yoki mikroskopik pürüzlülüğün kiritilishi bilan, o'tish zonalari mavjudligini hisobga olishga va shu bilan modelni haqiqiy tizimlarga yaqinlashtirishga harakat qilinadi. Reflektometrik eksperimentda aks ettirish uchun olingan kichik burchakli rentgen nurlanish diffraktsiyasi naqshlarini oddiy difraktogramma sifatida talqin qilish mumkin, bu yog'li kislotalar tuzlari, lipid liyomezofazalari va lipid-oqsil tizimlarining LB plyonkalarini o'rganishda juda ma'lumotli bo'lib chiqdi. Qatlamlararo diffraktsiyada aks ettirishlarning ko'pligi, termojenik suyuq kristalli tizimlar va mezogen molekulalardan hosil bo'lgan LB plyonkalari uchun odatiy emas; shuning uchun Furye sintezi bu holatlarda kerakli aniqlikni ta'minlamaydi va modellashtirish murakkab profilni talab qiladi. qatlamning elektron zichligi. Suyuq kristalli jismlarning diffraksiyasini o'rganishda ularning makroskopik yo'nalishi ehtimoli muhim: magnit va elektr maydonlari, kuchlanish, siljish deformatsiyasi, oqim, substrat yuzasi va namunaning erkin yuzasi. Qoida tariqasida, bu usullar yordamida makroskopik jihatdan bir eksenli yo'nalish ko'rsatiladi va ikki tomonlama yo'nalish uchun usullar kombinatsiyasidan foydalanish kerak. Yagona kristallarni isitish orqali yuqori yo'naltirilgan (bitta domenli) suyuq kristall namunalarini olish mumkin. Bu erda cheklovlar rentgenli suratga olish uchun mos bo'lgan yagona kristalni olishning murakkabligi va ko'pincha imkonsizligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Sek. 1.2 sharh qutbli suyuq kristallarning tuzilishi va xususiyatlariga bag'ishlangan. LCda elektr polarizatsiyasining paydo bo'lishining sabablari ko'rib chiqiladi: elektr maydoni bo'lmaganida n (r) direktor maydonining bir xil bo'lmagan orientatsion deformatsiyasi tufayli - fleksoelektrik effekt, kristalning bir xil deformatsiyasi jarayonida - piezoelektrik ta'sir, o'z -o'zidan qutblanishdagi harorat o'zgarishi bilan - piroelektrik effekt. Hozirgacha faqat to'rtburchaklar simmetriyasiga ega bo'lgan bitta eksenli LClarni aniqlashning iloji bo'lmadi, bu ferroelektrik smektik A fazasining beqarorligidan kelib chiqadi. Biroq, LCda qutb holatini amalga oshirishning boshqa usullari mavjud. Smektik C-fazada, axiral molekulalarning boshlari va qattiq perfluorlangan dumlari joylashishining simmetriyasi buzilganligi sababli, smektik qatlamlarning simmetriyasi m guruhiga yoki chiral molekulalar yordamida 2-guruhga tushirilishi mumkin. Eğimli smektik C * fazasiga o'tish uchun (Pikin va Indenbom tomonidan taklif qilingan fenomenologik nazariyaga ko'ra), suyuq kristallning erkinlik yo'nalishlari javobgardir, qutblanish esa piezoelektrik va fleksoelektrik ta'sirining natijasidir. suyuq kristall. Qutblanish nuqtai nazaridan smektik C ning erkin energiyasini minimallashtirish P vektorining hajmda helikoidal taqsimlanishini beradi, u elektr maydonida vertolyot o'qiga perpendikulyar qo'llanilsa, maydon yo'nalishiga yo'naltirilgan bo'ladi. . Tashqi elektr maydonida smektik C * helikoidi buzilganida, azimutal burchakning (z, E) - o (z) tarqalishining buzilishlarini molekulalarning egilish burchagi o tekis taqsimlanishi bilan ajratish kerak. z o'qi va molekulalarning egilish burchagining davriy buzilishi (z, E) = o + 1 (z, E) vertolyot p0 ning buzilmagan davri uchun. Piezoelektrik ta'sir tufayli bu ikkala deformatsiya ham muhitning makroskopik polarizatsiyasiga yordam beradi. Flekso effekti C * fazasining makroskopik polarizatsiyasiga olib kelishi mumkin, faqat maydon ta'sirida molekulalarning moyillik burchagi davriy buzilishlari paydo bo'lganda. Smectic C (C *) fazasining tuzilishi va xossalari haqidagi yuqoridagi tushunchalar, fazalar o'tishi paytida molekulalarning konformatsiyasi o'zgarmasligidan kelib chiqadi, lekin molekulalarning alifatik zanjirlarining qiyaligi qanday bo'ladi qattiq markaziy qismlar qiyaligidan ancha past bo'lishi, molekulalarning samarali moyillik burchagi pasayishi hisobiga alkil zanjir uzunligining oshishi bilan Ps kamayishini tushuntirishga imkon beradi. Shunday qilib, Sm - C * dagi ferroelektriklik noto'g'ri xarakterga ega va polarizatsiyaning paydo bo'lishi molekulalarning egilishi, yo'nalish maydonining fazoviy bir jinsli emasligi va LC molekulalarining konformatsion holatining o'zgarishi natijasida kelib chiqqan oriyentativ deformatsiyaning natijasidir. Sharhning qolgan qismi (1.3-bo'lim) LB plyonkalarini tayyorlash va tuzilishiga, shu jumladan, suyuq-gazli interfeysda bir qatlamli qatlamlarning shakllanishi va fazaviy holati, uzatish texnikasi, plyonkalarning strukturaviy turlari, heteromolekulyar monolayerlar va superlattika va qutbga bag'ishlangan. filmlar. Ikkinchisi amaliy qo'llanilish nuqtai nazaridan muhim ahamiyatga ega bo'lib, ularning mumkin bo'lgan piro yoki ferroelektrik xususiyatlariga e'tibor qaratiladi va Shefer usulida juda siqilgan qutbli bir qatlamli yoki har xil molekulali o'zgaruvchan monolayerlardan hosil bo'lishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, har qanday holatda ham hosil bo'lgan plyonka termodinamik muvozanat tuzilishiga ega bo'lishi shart emas. Monomerik plyonkalar bilan solishtirganda, polimer LB plyonkalari ancha barqaror tuzilishga ega bo'lishi kerak. Suv-havo chegarasida bir qatlamli polimerlanish holatlari uchun monomerik molekulalarning kimyoviy tuzilishi va polimerlanish shartlarining bir qatlamli turg'unlikka ta'siri ko'rib chiqiladi. LB plyonkalari yoki substratda ketma -ket yotqizilgan monolayerlarning polimerizatsiyasi paytida strukturaviy o'zgarishlar ham ko'p parametrlarga bog'liq bo'ladi: yotish shartlari, poliraktsiya zonasining kattaligi, dastlabki tuzilish turi va monomerning kimyoviy tuzilishi. Polimer molekulalardan hosil bo'lgan bir qatlamli qatlamlarning xususiyatlari polimerning turiga, molekulyar og'irligiga, kopolimer komponentlarining tuzilishiga, egiluvchan birikmalarning mavjudligiga va polimer bo'laklarining konformatsion holatiga bog'liq. Shunday qilib, bir qatlamli qatlamning barqarorligi va bir xilligi polimer molekulalarining subfaza yuzasiga tarqalishi bilan bog'liq bo'lib, bu o'z navbatida polimer zanjirining egiluvchanligi va asosiy va yon zanjirlarning polimer bo'laklarining birlashishiga bog'liq. . Yon zanjirlarning alifatik bo'laklari uzunligining oshishi (C16dan boshlab) ularning kristallanishiga olib keladi. Sek. 1.4 interfeysdagi uyushgan tizimlarda toj efirlarining murakkab birikmalar sifatida tuzilishi va ularning xossalari haqidagi umumiy g'oyalarga bag'ishlangan. Ionlarni bog'lash natijasida hosil bo'lgan metall komplekslar qanchalik barqaror bo'lsa, kationlarning geometrik o'lchamlari va makrosikllarning bo'shliqlari shunchalik farq qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, kislorodli makrosikllar, shuningdek, periferik proton-donor bo'lagi bilan molekulalararo vodorod aloqalarini hosil qilish imkoniyatiga ega. "Qattiq" toj efirlari uchun (dibenzo-18 toj-6) makrosikl bo'shlig'ining o'lchamlari va metall komplekslaridagi molekula simmetriyasining ozgina o'zgarishi xarakterlidir, "egiluvchan" toj efirlari uchun (dibenzo-24-toj) -8) - konformatsion xilma -xillik. Biroq, komplekslanish jarayonlarini tahlil qilganda, boshqa omillarni ham hisobga olish maqsadga muvofiq: toj efirlaridagi erituvchi, anion va ularning o'rnini bosuvchi moddalar. O'zaro almashtirilmagan makrosiklik birikmalar, qoida tariqasida, molekulaning hidrofilik va hidrofobli qismlari o'rtasida muvozanat yo'qligi sababli barqaror bir qatlamli qatlamlar hosil qilmaydi. O'zgartirilgan makrosikllar holatida, bunday tizimlarda fazali o'tish mexanizmi to'g'risida hamjihatlik yo'q. Suyuqlik kengayganidan kondensatsiyalangan holatga fazaviy o'tish izotermada ekstremum paydo bo'lishiga mos keladi, bu esa pastroq siqilish tezligida platoga aylanishi kerak. Makrosiklik birikmalarning bir qatlamli kompleksli ionlar majmuasiga nisbatan selektivlik tartibi har doim ham eritmalardagi holatga mos kelavermaydi. Bir qatlamli va toj efirlarining LB plyonkalarini o'rganishning istiqboli "mehmon-uy egasi" tipidagi o'zaro ta'sirning selektivligi va funktsional faol kino elementlarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan tizimga yo'naltirilgan buyurtma berish imkoniyati bilan bog'liq. . suyuq kristalli metall komplekslari. Birinchi tayoqqa o'xshash lantanoid metalomesogenlar Yu.G tomonidan sintez qilingan va tasvirlangan. Galyametdinov. Ushbu turdagi komplekslarning rentgen-strukturaviy tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, ular hech bo'lmaganda lantanid guruhi elementlarining o'rta qismi uchun bir xil tuzilishga ega. Metall atomining eng yaqin muhiti uchta kislorod atomidan, Shiff asoslariga asoslangan neytral ligandlardan va nitrat guruhlarining oltita kislorod atomidan iborat. Koordinatsion polyhedron - bu buzilgan kvadrat antiprizm. Lantanid mezogenlarining mezomorfik xususiyatlari, birinchi navbatda, quyidagi parametrlarga bog'liq: metallni murakkablashtiruvchi moddaning turi, ligandlarning alkil zanjirlarining uzunligi, ligand va anionning turiga qarab o'zgarishi mumkin. fazalar o'tishining harorati va komplekslarning smektik fazalarining yopishqoqligini kamaytirish. Mezofazaning magnit maydon orqali oriyentativ boshqarilishi muhit magnit anizotropiyasi kattaligiga bog'liq. GM ~ N2 maydonida LC ga ta'sir ko'rsatuvchi burilish momenti. Ba'zi lantanid mezofazalarining qiymatlari an'anaviy diamagnit va paramagnit LClarning anizotropiyasidan bir necha yuz barobar ko'p bo'lgani uchun, pastroq magnit maydonlarida orientatsion effektlarni kuzatish mumkin. Ilgari, har xil tabiatdagi (Cl, NO3, SO4CnH2n + 1) ionlarini o'z ichiga olgan lantanid komplekslarini tadqiq qilish faqat ommaviy holatda olib borilgan, lekin model hisob -kitoblari bajarilmagan va dala effektidagi o'zgarishlarga bog'liq bo'lgan harorat harakati. o'rganilmagan. Ushbu majmualardan muntazam kino tuzilmalarini yaratish imkoniyatlari va ularning Langmuir qatlamlarining anizotropiyasini nazorat qilish uchun yo'naltirish imkoniyatlari ham o'rganilmagan. 2 -bobda LC birikmalari va ularning asosida hosil bo'lgan plyonkalarning quyma namunalari tuzilishini yo'naltirish va o'rganish uchun yaratilgan o'rnatish va texnikaning tavsiflari (shu jumladan hisoblar) mavjud. Ob'ektning strukturaviy parametrlarining yo'naltiruvchi ta'sir mexanizmi bilan o'zaro bog'liqligini o'rnatish, uning tuzilishi tashqi ta'sirlar harakati va uni maqsadli o'zgartirish imkoniyati to'g'risida qo'shimcha ma'lumot beradi. Ushbu mulohazalardan kelib chiqqan holda, strukturaviy tadqiqotlar uchun suyuq kristalli birikmalarni turli usullar bilan yo'naltirish va ularning rentgen nurlanishini joyida o'tkazish imkonini beradigan instrumental kompleks yaratildi (2.1-bo'lim). Kompleks URS-2.0 rentgen qurilmasi asosida qurilgan va quyidagilarni o'z ichiga oladi: harorat kamerasi bo'lgan magnit kamerasi va polimer namunalarini cho'zish uchun o'rnatilgan mexanizm, qo'shimchalari bo'lgan universal URK-3 rentgen kamerasi. Bu LC namunalarini elektr maydonlari, oqimi va uzluksiz kesish deformatsiyasi orqali isitish va yo'naltirish imkonini beradi. Tarqalgan intensivlikni tekis (yoki silindrsimon) suratga oluvchi plyonkaga yoki plyonkali kaset o'rniga o'rnatilganda RKD-1 chiziqli koordinatali detektor yordamida yozib olish mumkin. Dumaloq teshiklari va tayanch masofalari katta bo'lgan qattiq kollimatorlardan foydalanish nurlarning juda kichik farqlanishini (1 · 10-3 dan ko'p bo'lmagan), katta davrlarni (100 gacha) qayd etish imkoniyatini beradi va kollimatsiya tuzatishlarini kiritishni talab qilmaydi. Langmuir-Blodgett plyonkalarining tarqalishini yozib olish uchun RKDrev o'rnatilgan koordinatali detektorli KRM-1 rentgen kamerasi. 2.2). LB plyonkalarining rentgenografiyasi har bir individual aks ettirish intensivligini ketma-ket oshirib, diffraktsiya naqshini yozib olish imkonini beruvchi, o'tloq burchaklaridagi substratning turg'un pozitsiyalarida amalga oshirildi. Filtrlangan (Ni filtrli) CuK nurlanishi rentgen suratga olish uchun ishlatilgan. Uzluksiz spektrli radiatsiya komponenti bilan bog'liq bo'lgan ta'sirlar turli yuqori kuchlanishli rentgenografiya yordamida aniqlandi. Ba'zi hollarda ushbu komponentni filtrlash uchun Ni va Co filtrlarining kombinatsiyasi ishlatilgan. LB plyonkalarining tuzilishini o'rganish, shuningdek, elektron diffraktsiya rejimida ishlaganda EMV-100L transmissiya elektron mikroskopi va atom kuchi rejimida P4 NT-MDT skanerlovchi prob mikroskopi yordamida ham o'tkazildi. Rentgen va elektron diffraktsiya naqshlarini qayta ishlash densitogramlarni kompyuterda qayta ishlashga imkon beradigan avtomatlashtirilgan densitometrik kompleksda amalga oshirildi. Kompleks MF-2 mikrofotometri asosida yig'iladi, stol usti, joy almashtirish skaleri va DP 1M densitometridan yozish tizimi bilan jihozlangan. Instrumental nurlar divergentsiyasi qo'pol taneli polikristalli namunaning aks ettirish kengligidan aniqlandi. Uning taxminiy funktsiyasini hisobga olganda, Gauss funktsiyasi ishlatilgan. Suyuq kristalli birikmalar tuzilishini ko'rib chiqishda, g1 parakristalli buzilishlar (uzoq masofali tartibni buzish) va kogerentli tarqalish hududlarining o'lchamlari aks ettirishning radiusli diffraktsiya kengligidan hisoblab chiqilgan. Yo'nalish darajasi S va namunadagi qatlam tuzilishi (mozaikligi) va molekulalarning mos keladigan sochilish burchaklarining o'rtacha qiymatlari mos ravishda past burchakli va keng burchakli I () azimutli bulg'anishdan baholandi. . O'rganilayotgan molekulalarning tuzilishi haqidagi dastlabki ma'lumotlar (2.4 -bo'lim) murakkab kimyoviy birikmalarni strukturaviy o'rganishda juda muhim ahamiyatga ega. Molekulalarning baquvvat konformatsiyasini qidirish kompyuter simulyatsiyasi yordamida amalga oshirildi: MM + usuli, geometrik optimallashtirish. Kichik burchakli rentgen nurlarining tarqalish ma'lumotlarini smektik qatlamlar yoki mezogen molekulalar asosida hosil qilingan LB plyonka qatlamlari orqali talqin qilish tizimli modellashtirish yordamida amalga oshirildi (2.5-bo'lim). Qatlamlar tuzilishini modellashtirish molekulyar modellashtirish dasturida tuzilgan molekulalardan qatlamning tuziluvchi bo'lagini hosil qilish va qatlam kesimida elektron zichligini aniqlaydigan atom koordinatalari massivini shakllantirishdan boshlandi. Qatlam tekisligiga atom koordinatalarining normalga proektsiyasi qatlamning tuzilish amplitudasini va bir o'lchovli model doirasida ko'p qatlamli tizimda tarqalishini hisoblash uchun ishlatiladi. Qatlamning strukturaviy amplitudasi F (Z) formula bo'yicha hisoblanadi, bu erda fj va zj-qatlamning tuzilish hosil qiluvchi bo'lagi atomlarining amplitudalari va koordinatalari, Z-tarqalish makonidagi koordinata. Ko'p qatlamli tizimning tarqalish intensivligi I (Z) dz - qatlam qalinligi, M - qatlamlar soni. Qatlam qalinligi rentgen tajribasidan olingan qatlamlararo diffraktsiya davriga teng qilib o'rnatildi. Modellashtirishda asosiy parametrlar - molekulalarning qatlamga moyilligi va qo'shni qatlamlarda ularning oxirgi bo'laklarining bir -birining ustiga chiqishi. Aslida, ko'proq parametrlar mavjud, chunki, odatda, egilganda molekulalarning azimutal yo'nalishini o'rnatish va ruxsat etilgan diapazonda ularning konformatsiyasini o'zgartirish kerak. Moslashuvning mos keladigan mezonlari-bu tajribada olingan bir nechta ko'zgu intensivligi va minimal R-faktorining nisbatlarining takrorlanishi. Tajriba bilan taqqoslaganda, rentgenografiya geometriyasi, polarizatsiya, yutilish va namunaning mozaikasi hisobga olingan holda hisoblangan intensivlik o'zgartiriladi. Ommaviy smektik tuzilmalarda namunaning yo'nalish darajasiga bog'liq bo'lgan azimutal intensivlik taqsimoti hisobga olinadi. Bunga qo'shimcha ravishda, fonga pompalanadigan intensivlikni (harorat omilining ta'siri) hisobga olish kerak. Buning uchun (havo tarqaladigan intensivlikni oldindan ajratib bo'lgandan keyin), diskret tepaliklar va ularning ostidagi fonda intensivlik nisbatlari baholanadi, so'ngra hisoblangan maksimallarning integratsiyalashgan intensivligidan fon intensivligining tegishli fraktsiyalari chiqariladi. Elektron zichligi (uning qatlam tekisligidagi normalga proektsiyasi) faqat sozlanishi parametrlarni o'zgartirganda, diffraktsiya shaklidagi o'zgarishlarning dinamikasini kuzatish uchun kerak. Hisoblashda strukturani tashkil etuvchi bo'lakning har bir atomidagi elektronlar soni va unga mos keladigan atom radiusi ishlatiladi. Suv-havo interfeysidagi molekulyar qatlamlarning xatti-harakatlarini o'rganish va ular asosida ko'p qatlamli plyonkalarni loyihalash uchun har xil haroratda va mavjud bo'lganda suv yuzasida molekulyar qatlamlar hosil bo'lishini ta'minlaydigan LB avtomatlashtirilgan konstruktsiyasi (2.6-bo'lim) qurildi. magnit maydon va ularning holatini nazorat qilish va hosil bo'lgan qatlamlarni turli usullar bilan qattiq substratlarga (kremniy yoki kollodion) o'tkazish. O'rnatish suzuvchi qatlamni ikki va bitta to'siqli siqish bilan bitta va ikkita tovoqlar rejimida ishlashi va plyonkani substratga qo'llash jarayonida uning bosimini saqlab turishi mumkin. Bosimning har bir molekula uchun maydonga bog'liqligi (-A izoterm) displey ekranida real vaqt rejimida yaratilgan faylni saqlash bilan ko'rsatiladi. Bir qatlamli qatlamlarni shakllantirishda, barcha hollarda, dastlabki qoplanish koeffitsienti bittadan kam edi. Erituvchi sifatida xloroform, benzol, geptan ishlatilgan. Eritmalarning ishchi konsentratsiyasi 0,2-0,5 mg / ml ni tashkil qiladi. Siqish erituvchi bug'langandan keyin boshlandi (30 daqiqadan so'ng). To'siqning 3-5 mm / min tezlikda harakatlanishi ko'p hollarda suzuvchi qatlamlarning kvazistatik siqilish rejimini amalga oshirishga imkon berdi. 3-bobda chiral CH2 = CH-COO-CH2-C * (CH3) H- (CH2) 2-COO- (C6H4) 2-OR va achiral CH2 = CH-COO- ( CH2) 6 -O-S6N6-SOO-S6N6-O-R` LC monomerlari (M), ularning aralashmalari (MIX), shuningdek ularga asoslangan homo- (P) va kopolimerlari (CPL) molekulyar tuzilishi va tarkibiga qarab qutbli xossalarning proektsiyasi. 1. Keyinchalik rentgen nurlari diffraktsiyasi naqshlarining indeksatsiyasi, ko'zgularning yo'q bo'lib ketishini tahlil qilib, kosmik guruhga etib borishi, M1 va M2 chiral monomerlari monoklinik tizim doirasida tasvirlanishi mumkin bo'lgan smektogen kristalli tuzilmalarni hosil qiladi, degan xulosaga kelishimizga imkon beradi. P21 kosmik guruhining simmetriyasi bilan. Barcha holatlarda, molekulalarning bosh-quyruqli qadoqlanishi ham qatlamda, ham qatlamdan qatlamgacha amalga oshiriladi, lekin faqat M2 chiral monomerining tuzilishida (a = 9.89, b = 8.84, c = 34.4, = 125, 7o, n = 4, = 1,315 g / sm3), ko'ndalang dipol momentlarining parallel yo'nalishi (m2.5 D) amalga oshiriladi. Chiral monomer M 2 qatlamli davriylik paketiga ega (a = 5.40, b = 8.36, c = 56.6, = 112.4o, n = 4, = 1.311 g / sm3), bu erda molekulalarning dipol momentlari (m4.7) D) dimerlarning shakllanishi tufayli kompensatsiyalanadi. Monomerlar va ularga asoslangan homo- va kopolimerlarning fazali transformatsiyalari sxemalari M2 R = CO-C7H SmF1 * -58oS-SmF2 * -77oC-SmC1 * -130oC-SmC2 * -151oC-I Erish paytida M1 SmF * fazasini hosil qiladi. 30, 5 davr bilan va molekulalarning qatlamlarga moyilligi 26o. Molekulalarning egilishini kamaytirish azimutal detuningni osonlashtiradi, bu ikki qatlamli strukturaning bir qavatli tuzilishga aylanishini osonlashtiradi. SmF * fazasidagi dimerlar yo'q qilinmaydi, shuning uchun dipol momentlarining kompensatsiyasi ham saqlanib qoladi. M2da qo'shimcha dipol-dipolli o'zaro ta'sirlar tufayli azimutal detuning va radial buzilishlarning paydo bo'lishi to'xtatiladi, shuning uchun erish paytida Cr-H * fazasi hosil bo'ladi (a = 4.53, b = 9.18, c = 34.5, = 117.1 o, n = 2, = 1, g / sm3) bir xil simmetriya bilan P21. Cr-H * fazali qatlamda molekulalarning ko'ndalang dipol momentlari uchun kompensatsiya yo'q. Kristalli fazada M3 va M4 achiral monomerlari polar simmetriya bilan smektogen tipdagi monoklinik tuzilmalarni hosil qiladi: M3 uchun P21 (a = 5.20, b = 10.62, c = 33.4, = 128o, n = 2, = 1.072 g / sm3) va P2 M da (a = 16.0, b = 4.96, c = 37.2, = 113o, n = 4, = 1.246 g / sm3). P21 kosmik guruhi M3 molekulalari o'qlarining antiparallel uzunlamasına va parallel ko'ndalang yo'nalishini talab qiladi, va P2 guruhi juftlik bilan antiparallel yo'nalishni va M4 molekulalarining uzunlamasına va ko'ndalang o'qlarini talab qiladi. M3 va M molekulalarida C = O guruhlarining dipol momentlarining noto'g'ri yo'naltirilganligi tufayli umumiy ko'ndalang dipol momenti m 1 D. qizdirilganda M3 SmC va N, M4 esa SmA va N mezofazalarini hosil qiladi. M3da nematikda uzunlamasına va lateral qadoqdagi buzilish parametrlarining nisbati qatlam tuzilishi to'liq vayron bo'lmaganligini ko'rsatadi. M4 nematik fazasida klassik nematik fazaga xos bo'lgan holat teskari. Chiral va achiral molekulalarning aralash kompozitsiyalarida tekshirilgan kontsentratsiyalar oralig'ida (1 -jadval), kristall holatdagi fazalar ajratilishi har doim kuzatiladi, mezomorfik holatda esa aralashtirilayotgan komponentlarning tuzilishi va nisbatlariga bog'liq. Shunday qilib, aralash molekulalar uzunliklari farqining kamayishi bilan fazalarni ajratish moyilligi oshadi. Biroq, M1 va M2 xiral komponentlarining achiral komponent M3 bilan aralashmalardagi kontsentratsiyasining fazalarni ajratishga ta'siriga kelsak, vaziyat o'zaro qarama -qarshi. M1 kontsentratsiyasining oshishi bilan fazali bo'linish tendentsiyasining ortishi nisbatan barqaror dimerlarning hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, bu ularning aralashish qobiliyatini pasaytiradi. O'rganilgan aralashmalarda boshlang'ich komponentlarga qaraganda kuchliroq qutbli xususiyatlarni kutish mumkin emas. M1 va M2 monomerlardan erkin radikal polimerizatsiyasi natijasida olingan P1 va P2 xiral homopolimerlari ikki qatlamli tuzilishga ega SmF * va SmC * fazalarini hosil qiladi. Rentgen eksperimenti bilan eng yaxshi kelishuv nuqtai nazaridan, yon guruhlar asosiy zanjirga moyil bo'lib, ulardagi C-CH3 bo'laklari yon guruhlarning moyillik tekisligida yotishi uchun yo'naltirilgan. Bunday holda, ikki qatlamli qatlamlardagi C = O guruhlarining dipol momentlari moyillik tekisligiga teng ravishda yo'naltirilgan bo'lib chiqadi. Ushbu model, shuningdek, P1 va P2 molekulalarining tuzilishini kompyuter simulyatsiyasida energiya smetasi bilan tasdiqlangan. Magnit (1,2 T) va doimiy elektr (700 kV / m) maydonlar bilan yo'naltirilgan polimerlarning rentgen nurlari diffraktsiyasi naqshlari chiral smektika uchun odatiy hisoblanadi, lekin ulardan hisoblangan strukturaviy parametrlar oriyentatsion mexanizmdagi farq tufayli ba'zi farqlarga ega. Smektik qatlamlar magnit maydonga va elektr maydon bo'ylab perpendikulyar yo'naltirilgan. Qatlam va qatlam ichidagi tuzilmalarning tarjima tartibiga elektr maydonining ta'siri, umuman olganda, magnit maydoniga qaraganda kuchsizroqdir. Helikoidning ochilishi kuzatilmaydi. Achiral homopolimerlar P3 va P4. Rentgen nurlarining diffraktsiyasi bo'yicha tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, P3 polimer 59,5 va ikki qatlamli davrlarga to'g'ri kelmaydigan uchta SmA tuzilishini hosil qiladi. SmA-SmAd1 va SmAd1-SmAd2 ning strukturaviy o'zgarishi mezogen guruhlarni asosiy zanjir bilan bog'laydigan birikmalarning egiluvchanligi o'zgarishi va asosiy zanjirning egiluvchanligi o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan ta'sirlarga asoslangan ko'rinadi. P3ni faqat burish va cho'zish orqali yo'naltirish mumkin edi. Bunday holda, polimer tuzilishiga yo'naltiruvchi ta'sirning ta'siri aniqlandi, bu yo'nalish bo'lmagan namunaga nisbatan qatlamlar davrining o'zgarishi (burilish) va qatlamlararo buzilishlar (aylanma, cho'zish) bilan namoyon bo'ladi. Yon guruhlar dumida qo'shimcha C = O bo'lagi bo'lgan P4 polimeri ikkita smektik fazani hosil qiladi - SmF va SmC. P4 yon guruhlarining ko'ndalang dipol momentlari D dan kichik bo'lgani uchun, bu polimerda kuchli qutbli xossalarni aniqlashga nisbatan prognoz salbiy. M1 va M3 monomerlariga asoslangan kopolimerlar. Rentgen nurlarining diffraktsiyasi naqshlari Sm * F va Sm * C fazalariga mos keladigan magnit maydonga yo'naltirilgan kopolimerlardan olingan, lekin chiral va axiral komponentlarning nisbatiga qarab aks ettirishdagi intensivlikning azimutal taqsimlanishida farqlanadi. CPL1-375-da, har ikki fazadagi rentgen naqshlari kitob javoni deb ataladigan tuzilishga mos keladi, CPL1-350-da ular aytilgan chiral smektik fazalarga xosdir va CPL1-325 ning rentgen naqshlari o'ziga xosdir. chevron tipidagi tuzilish. Doimiy elektr maydoniga yo'naltirilganida bunday farqlar kuzatilmaydi. Har xil yo'nalish mexanizmi tufayli elektr va magnit yo'naltirilgan kopolimerlarning (shuningdek, P1 homopolimerining) strukturaviy parametrlari farqlanadi. Kopolimerlarning ikki qatlamli tuzilishini simulyatsiya qilish va diffraktsiya hisoblari bu farqlarni tushuntirishga imkon beradi. Shunday qilib, CPL1-375 va CPL1-325-da, ikki qatlamni tashkil etuvchi qatlamlar chiral va axiral komponentlar nisbati bilan farq qiladigan tarkibga ega, ya'ni bir qatlamda asosan P1 yoki P3 komponentlari mavjud. boshqa, komponentlarning nisbati deyarli bir xil. Birinchi holda, bu, aniqrog'i, spiral spirali pog'onasining ma'lum darajada oshishiga, ikkinchisida esa vertolyot strukturasining vayron bo'lishiga olib keldi. CPL1-350 da har ikki qatlamli qatlamlarning tarkibi bir xil bo'ladi va faqat bunda yon maydonlarning elektr maydon ta'sirida yo'nalish darajasi magnit maydoniga qaraganda yuqori bo'ladi. Bu kopolimerning makroskopik polarizatsiyasiga olib keladigan vertolyot strukturasining deformatsiyalanishining belgisidir. Yon guruhlarning har xil yo'nalishidagi CPL1-350 bo'laklarining energiya bahosidan kelib chiqadiki, eng past energiyaga ega bo'linadi, bu ikki qatlamli chiral va achiral yon guruhlarining bir xil nisbati bilan tavsiflanadi, har ikkalasining ham azimut yo'nalishiga qarama-qarshi. o'sha va boshqalar qo'shni qatlamlarda va yon guruhlarning asosiy zanjirga qiyaligi. Fragmanning bu tuzilishi diffraktsiya bilan tasdiqlangan modelga zid emas. Bunday holda, ikki qatlamli qatlamlardagi qutblanish bir xil yo'nalishga ega bo'lishi kerak. Shuni ta'kidlash kerakki, CPL1-350 fragmenti uchun asosiy zanjirga nisbatan chiral guruhlarining har xil azimutal yo'nalishidagi qutbli holatlar o'rtasidagi CPL1-375 yoki P1 ga qaraganda kamroq farq qiladi, bu esa strukturani pastroq elektr maydoni. M1 va M4 monomerlariga asoslangan kopolimerlar ikki qatlamli SmF * va SmC * fazalarini hosil qiladi. Chiral va achiral achiral komponentlarning har xil nisbatiga ega bo'lgan kopolimerlar uchun SmC * fazasidagi strukturaviy parametrlarda xarakterli harorat o'zgarishlari kuzatiladi, ular, ehtimol, ikki qavatli qatlamlarda chiral va achiral yon guruhlarning har xil tarkibidan kelib chiqadi (vaziyat bir xil) M1 va M3 asosidagi kopolimerlarda bo'lgani kabi). Ya'ni, ikki qatlamli CPL1-475 va CPL1-425 ikki fazali tizim sifatida qaralishi mumkin. CPL1- holatida qutbli xossalarni aniqlash istiqbollari CPL1-350 bilan bir xil bo'ladi, lekin achiral yon bo'laklarning dumidagi efir guruhlarining o'zaro ta'siri tufayli kopolimer tuzilishi unchalik chigallashmaydi. M2 va M monomerlariga asoslangan kopolimerlarning o'ziga xos xususiyati SmF * -SmC * o'tishning nisbatan yuqori harorati va SmF * fazasiga qaraganda smogen * mezogen guruhlarning moyillik burchagining ancha kichikligi bo'lib, bu azimutal detuningni osonlashtiradi. CPL2-375 ikki qatlamli tuzilishi chiral komponentining dipol momentlarining qisman kompensatsiyasi bilan bir xil tarkibdagi qatlamlardan iborat. CPL2-350 bunday kompensatsiyaga ega emas (uning tuzilishi CPL1-350 bilan bir xil) va qutblanish kuchliroq bo'lishi kerak. Transl dipol momenti pastroq bo'lganligi sababli (CPL1-350 bilan solishtirganda), CPL2-350 konstruktsiyasi elektr almashtirish imkoniyatiga nisbatan ancha konservativdir. Eng ehtimolli model-CPL2-325: SmF * fazasida teng bo'lmagan tarkibli, lekin bir xil qutblanish yo'nalishi bo'lgan ikki qatlamli qatlamlar; smC * fazasida azimutal detuning tufayli qutbli xossalar zaiflashadi, SmA fazasida esa yon guruhlarning to'liq azimutal noto'g'ri yo'nalishi tufayli tuzilish qutbsiz bo'ladi. SmF * va SmC * dagi makroskopik polarizatsiya faqat deformatsiyaga uchraganda paydo bo'lishi mumkin, lekin chiral komponentining nisbatan oz miqdori tufayli ta'sir kuchli bo'la olmaydi. 4-bob Langmuir-Blodget qutbli plyonkalarni tayyorlash va ularning tuzilishini fotopolimerizatsiya orqali barqarorlashtirishga bag'ishlangan. Sun'iy qurilgan kino konstruktsiyalarining beqarorligi u yoki bu shaklda ularning muntazamligi va hatto yaxlitligini buzilishiga va natijada asosiy funktsiyani bajarilishini ta'minlaydigan xususiyatlarning qisman yoki to'liq yo'qolishiga olib keladi. Boshlang'ich material sifatida M1, M2, achiral fenilbenzoatlar M3, M4 va ularning aralashmalari kiral bifenillari ishlatilgan. Aralashmalar akrilat guruhini o'z ichiga oladi, bu ularni suv yuzasida monolayerda va simob lampadan UV nurlari yordamida qattiq substratda ko'p qatlamli plyonkalash imkonini berdi. Monomer bir qatlamli hosil bo'lish jarayonida olingan tipik -A izotermalari rasmda ko'rsatilgan. 1. Hamma molekulalarning hidrofobik dumi va hidrofil boshi bor, lekin molekulalarda boshqa hidrofil va gidrofob guruhlarning mavjudligi ularni klassik amfifil birikmalar deb tasniflashga imkon bermaydi. Kondensatsiyalangan fazadagi har bir molekulaga to'g'ri keladigan maydonlarning nisbati va molekulalarning kesimidan xulosa qilish mumkinki, barcha monomerlar bir qatlamli qatlamlar hosil qiladi, ularning molekulalari suv yuzasiga qiyshiq joylashgan. Bir qatlamli qatlamlarning zichligi va barqarorligi (buzilish bosimi - qulashi) fenil benzoatlarga qaraganda bifenillarda yuqori bo'ladi va ular molekulalarning hidrofob dumining uzunligi oshishi bilan ortadi. Bifenil va fenilbenzoatlar (M1-M3, M2-M3) aralashmalaridan hosil bo'lgan bir qatlamli turg'unlik ularning nisbatiga bog'liq. Eng katta ijobiy ta'sirga bifenillarning yuqori konsentratsiyasida (75%) M1 yoki M2 erishiladi. Yuqori konsentratsiyada M3 eng yomon ko'rsatkichdir. Va monomerik bir qatlamli izotermlar fotopolimerizatsiya uchun oqilona shartlarni tanlash imkonini beradi. Monomerik bir qatlamli ultrabinafsha nurlanish ostida, barcha holatlarda, M3 monomer monolayeridan tashqari, ularning qisqarishi kuzatiladi (har bir molekula maydonining kamayishi, bosimning keskin pasayishiga olib keladi) (1 -rasm). Homomolekulyar monolayerlarning UV -polimerizatsiyasi har doim ham ularning turg'unligini oshirishga olib kelmaydi, masalan, M2 (stabillikning pasayishi) va M3 (bosimning juda sekin o'sishi siqilish paytida bir qatlamning vayron bo'lishidan dalolat beradi). Guruch. 1. -Suzuvchi qatlamlarning izotermlari quyidagilarga asoslangan: a - M1 va P1; b - M3 va P3: monomerik (1), ultrabinafsha nurlanishidan keyin monomerik (2) va polimer (3) M1-M3 va M2-M3 aralashmalarining UV nurli suzuvchi monolayerlari, shuningdek dastlabki monomerik monolayerlarning barqarorligi ulardagi bifenillarning tarkibiga bog'liq. va yuqori konsentratsiyada (75 %) dastlabki monomerik monolayerlarning barqarorligidan oshib ketadi. Taroqsimon P1 polimer (M1 monomeriga asoslangan) molekulalari asosida hosil bo'lgan bir qatlamli qatlamlar monomeriklarga qaraganda ancha barqarordir, lekin ularning asosida qattiq substratda olingan ko'p qatlamli muntazam tuzilishni rentgen yordamida aniqlashga bo'lgan barcha urinishlar. muvaffaqiyatsiz. Polimer bir qatlamli polimerning yon guruhlari o'rnini aniqlash uchun, ajratuvchi rolni bajaruvchi polimer P va qo'rg'oshin stearatining o'zgaruvchan LB plyonkasi bo'lgan murakkab panjara (superlattice) yaratildi (2 -rasm). 2). Qo'rg'oshin stearatining ko'p qatlamli LB plyonkasidan olinadigan kichik burchakli rentgen nurlarining diffraktsion naqshlarini solishtirish polimerning yon guruhlari asosan plyonka tekisligida joylashganligini aniqlashga imkon berdi. suv yuzasi. Polimer plyonkada qatlamli muntazamlikning yo'qligi, suv zanjirining ikki o'lchovli to'piga asosiy zanjirni yotqizish mumkin emasligi sababli, suzuvchi qatlam yuzasining silliq bo'lmasligi bilan bog'liq. Guruch. 2. Qo'rg'oshin stearatining (a) LB plyonkasi va P1 polimer va qo'rg'oshin stearatining (b) monolayerlaridan yig'ilgan supero'tkazgichning kichik burchakli diffraktsion naqshlari, o'ta yuqori model va undan hisoblangan diffraktsiya (o'ngda). Shunday qilib, oddiy polimer LB plyonkalarini olish muammosini hal qilishning ikkita usuli bor: 1 - qattiq substratda monomerik ko'p qatlamli plyonkalarning UV polimerizatsiyasi orqali va 2 - UV polimerlangan suzuvchi monolayerlardan ko'p qatlamli tuzilmani tekislash orqali. Shefer bo'yicha ishlab chiqarilgan ko'p qatlamli monomer M1 plyonkasi P1 polimerining yon guruhlari bilan bir xil turdagi qatlamlarda molekulalarning yo'nalishiga ega bo'lgan qutbli ikki qatlamli tuzilishga ega. Ikki qatlamli davriylikka ega bo'lgan strukturaning paydo bo'lishining sababi, ikkinchi monolayerning reaktiv cho'kishi yoki molekulalarning bir qismini substrat ustidagi qatlamdan boshdan-oyoq siljishi. M1 plyonkasining ultrabinafsha nurlanishi uning polar xossalarini kamaytirishi kerak bo'lgan polimer zanjirini hosil qilish jarayonida burmalar shaklida nuqsonlar paydo bo'lishi tufayli uning chastotasini qariyb 1,5 barobar oshishiga olib keladi. UV-suvli polimerlangan M1 monolayerlaridan Schaferga ko'ra hosil qilingan LB plyonkasi smektik F fazada P1 polimerining tuzilishiga juda yaqin bo'lgan ikki qatlamli tuzilishga mos keladigan diffraktsiya naqshini beradi. Bu erda modellashtirish izotaktik polimerning ikkinchi bir qatlamli qatlamining reaktiv birikmasidan (bir tomonlama taroq) sindiotaktik polimerning ikki qatlamli tuzilishidan (ikki tomonlama taroq) hosil bo'lishidan kelib chiqadigan ikki qatlamli tuzilmani ajratishga imkon beradi. 3. Ikkinchi variant uchun nomuvofiqlik omili (R-faktor) ancha past bo'lgani uchun, izotaktik-indiotaktikani suvdan ajralib chiqqandan so'ng, uni bir qatlamli qilib konformatsiyalashganligi to'g'risida xulosa chiqarish mumkin. Guruch. 3. M1 monomer va unga mos keladigan qatlamlararo diffraktsiya egri chizig'iga asoslangan UV polimerlangan monolayerlardan LB plyonkalarining strukturaviy modellari: a) izotaktik molekulalar uchun (R = 0.335) va b) sindiotaktik molekulalar uchun (R = 0.091%). M2, M3 va M4 monomerlarining LB plyonkalari bir qatlamli davriylikka ega tuzilishga ega, lekin qatlamlarda molekulalarning parallel joylashuvi bilan farq qiladigan kristalli fazadan farq qiladi. Qatlamlararo davrlarda kristalli va smektik C fazalariga o'xshash tuzilmalar M3 monomerining bir qatlamli qatlamlaridan har xil bosimda olingan. Bu shuni ko'rsatadiki, bir qatlamli kondensatsiyalangan faza suyuq kristalli fazaning ikki o'lchovli analogini ham o'z ichiga oladi. M2, M3 va M4 monomerik plyonkalarning o'ziga xos xususiyati - C = C bog'lanishlarini ekranga chiqaradigan va polimerizatsiyani oldini oladigan qo'shni qatlamlardagi oxirgi guruhlarning bir -birining ustiga chiqishi. Shunday qilib, M3 va M4 monomerlarining LB plyonkalarini UV nurlanishi skrining effekti tufayli plyonkada hech qanday tizimli o'zgarishlarga olib kelmaydi. UV polimerlangan M2 va M4 monolayerlardan yasalgan plyonkalarning tuzilishi ham smektik fazadagi taroqsimon polimerda bo'lgani kabi, ikki qatlamli emas, balki bir qatlamli davriylikka ega. M2 va M4 molekulalarining dumidagi efir guruhlarining o'zaro ta'siri, aftidan, ikki qatlamli tuzilish hosil bo'lishi bilan konformatsion transformatsiyani oldini oladi. Ultrabinafsha nurlanuvchi M3 monolayerlardan (75% M3 tarkibidagi aralashmada bo'lgani kabi) muntazam bo'lmagan ko'p qatlamli plyonkani bir hil bo'lmaganligi uchun qurish mumkin emas edi. M1-M3 va M2-M3 aralashmalarining LB plyonkalarida fazali ajratish yo'q (MIX1-375 dan tashqari). Barcha plyonkalar bir qatlamli davriylik va qatlamlarda molekulalarning parallel joylashuvi bilan tuzilishga ega. Aralashmalarning LB plyonkalari tuzilmalarida (MIX2-375 aralashmasidan tashqari), molekulalarning oxirgi guruhlarini qo'shni qatlamlarda bir-biriga yopishtirish elementi mavjud bo'lib, bu filmning UV polimerlanishiga to'sqinlik qiladi. Bu xulosani 1,5 yildan keyin sodir bo'lgan MIX1-375 aralashmasining UV nurli LB plyonkasidagi o'zgarishlar tasdiqlashi mumkin. Bir qatlamli davriylikka ega bo'lgan heterofazali tuzilmalardan biri M1 monomerining kristalli fazasi davriga to'g'ri keladigan davr bilan ikki qavatli tuzilishga aylantirildi. UV polimerizatsiyalangan MIX1-350 monolayerlari asosida LB plyonkasining elektron diffraksiyasini o'rganish shuni ko'rsatadiki, film asosan monomerik komponentni o'z ichiga oladi. Film strukturasini simulyatsiya qilish va rentgen nurlanishini hisoblash buni tasdiqlaydi. Olingan natijalarga asoslanib, xulosa qilish mumkinki, ultrabinafsha nurlanishidan so'ng, bir qatlamli turg'unlik ularning heterofazasi tufayli barqarorligi pasayadi. Monolayerlar polimer komponenti bilan bir qatorda katta miqdordagi monomerni o'z ichiga olishi mumkin. Sterik to'siqlar tufayli polimerik yon guruhlar deyarli suv yuzasida yotadi, chunki Schaferga ko'ra, uzatish paytida substrat plyonka bilan aloqa qilganda, monomerik molekulalar afzalroq joylashishi mumkin. UV polimerizatsiyalangan bir qatlamli MIX1-375 asosidagi plyonkada monomer komponenti ham mavjud, lekin ahamiyatsiz miqdorda. Simulyatsiya va diffraktsiya hisob-kitoblari bir qatlamli davriylik bilan izotaktik polimer molekulalarining qutbli tuzilishini beradi. Shunday qilib, aralashmadagi fenilbenzoat komponentining kontsentratsiyasining oshishi bir qatlamli qatlamning bo'shashishiga va natijada UV polimerizatsiyasidan keyin yanada aniqroq heterofazaga olib keladi. 5 -bobda Langmuir monolayerlari va LB plyonkalarida ularning makroskopik yo'nalishini nazorat qilish imkoniyati va ikkinchisining tuzilishini barqarorlashtirish imkoniyati bilan birgalikda makrosiklik molekulalar (toj efirlari) bo'shliqlaridan transport kanallari bo'lgan tuzilmalar shakllanishi bo'yicha olib borilgan tadqiqotlar natijalari keltirilgan. . Azometin va enaminoketon bo'laklari (4-rasm) va LB plyonkalarini o'z ichiga olgan turli xil almashtirgichlar bilan dibenzo-18-toj-6 va dibenzo-24-toj-8 ning ommaviy namunalari, shu jumladan toj efirlari komplekslari asosida hosil bo'lgan o'tkazuvchi plyonkalar. kaliy undesilenat (KO-CO- (CH2) 9 = CH2), natriy laurinat (Na-O-CO-C11H23) va fulleren C60. Kristall fazadagi almashtirilmagan toj efirlarining quyma namunalari bir xil P2 / m simmetriyaga ega bo'lgan monoklinik tizim bilan bog'liq tuzilmalarni hosil qiladi. Tuzilmalar qadoqlash zichligiga yaqin, bu erda umumiy element mavjud - bir -birining ustiga o'ralgan, bu qo'shni molekulalarning o'rinbosarlari bir -biriga yopishadi, bu nonmatogen tuzilmalarga xosdir (5 -rasm). Hujayra parametrlari tojning kattaligiga va yon o'rnini bosuvchi uzunligiga bog'liq, bu markaziy bo'lakning kengayish darajasiga ham ta'sir qiladi. O'zgaruvchilar tarkibida enaminoketon guruhlarining mavjudligi hujayraning ko'ndalang o'lchamlari uning tarkibiga kirgan molekulalar sonining sezilarli darajada oshishiga olib keladi. Sababi, qo'shni molekulalarning enaminoketon bo'laklarining juft kontaktlarini amalga oshirish jarayonida nafaqat molekulyar, balki molekulalararo N-H O vodorod bog'lanishlarining shakllanishida yotadi, bu esa strukturani energetik jihatdan qulayroq qiladi. Bunday bog'lanishlarning mavjudligi bilvosita IQ spektrlarining ma'lumotlari bilan tasdiqlanadi, bu erda 3416 sm - 1 mintaqada NH guruhlarining cho'zish tebranishlarining keng va kuchli yutilish diapazoni mavjud (odatda bu diapazon past intensivlikka ega). ). Bunday panjara erishi natijasida vodorod aloqalari bilan o'zaro bog'langan molekulalarning ikki o'lchovli bo'laklari qoladi. Ushbu bo'laklarni qadoqlashdagi uzunlamasına buzilishlar ko'ndalangiga qaraganda kamroq bo'lgani uchun, qatlamlik belgilari bo'lgan tuzilish paydo bo'ladi. Haqiqatan ham, namunani magnit maydonda eritish yo'li bilan olingan rentgen nurlarining diffraktsiyasi namatik, lekin chevron tuzilishi belgilari bilan mos keladi. Bu kibotaktik nematik faza deb ataladi. Toj efirlarining molekulalari almashtiruvchilarda azometin bo'laklari bilan o'zaro ta'sirlashganda, vodorod aloqalari bo'lmaydi va natijada, kristall panjaraning erishi paytida klassik nematik faza hosil bo'ladi. Vodorod aloqalari tufayli tuzilish yanada konservativ bo'lib qoladi va bu omil LB texnologiyasi natijasida hosil bo'lgan qatlamli tuzilmalarni barqarorlashtirish uchun ishlatilishi mumkin. Bir qatlamli qatlamlarning shakllanishi va LB plyonkalarining tuzilishi. Langmuir bir qatlamli disubstitutsion toj efirlari molekulalari asosida hosil bo'lgan izotermlar -A bosimning o'sish shakli va boshlanishida farq qilishi mumkin. Ma'lum bo'lishicha, ularning yo'nalishidagi farq nafaqat erigan molekulalarning qoplanish darajasiga yoki kontsentratsiyasiga, balki hal qiluvchi darajada subfazaning haroratiga ham bog'liq. Aniqlanishicha, 17 -A dan past haroratlarda izotermlar tepalikka yoki tepalikka ega bo'lib, ularning pozitsiyasi ham maydonda, ham sirt bosimida qat'iy o'rnatilmagan. Toj efirlarining -A izotermalarida dumg'aza (yoki plato) mavjudligi, odatda, fazali o'tish mexanizmi haqida bir xil fikr bo'lmasa -da, suyuq kengaygan holatidan kondensatsiyalangan holatga o'tish bilan bog'liq. Fazali o'tish turi kinetik cheklovlar bilan belgilanadi - siqilish tezligining pasayishi yoki uning o'rnini bosuvchi uzunliklarning kamayishi bilan dumg'aza platoga aylanadi. Haroratning oshishi bilan dumg'aza (yoki plato) buziladi va 23C dan boshlab endi kuzatilmaydi, 2 -rasm. 6. -A izotermlarining xatti -harakatlarining kuzatilgan barcha xususiyatlarini inobatga olgan holda, suzuvchi qatlamda strukturaviy o'zgarish mexanizmini quyidagicha izohlash mumkin. Toj efir molekulalari birlashishga moyildir, lekin bunga toj efir molekulalari tutadigan erituvchi molekulalar xalaqit berishi mumkin. Tuzilgan qatlamda yig'ilgan va yig'ilmagan molekulalarning nisbati izotermadagi dumg'aza yoki platoning (fazali o'tish) o'rnini aniqlaydi. Muayyan bosimga (haroratga qarab) erishilganda, hal qiluvchi molekulalari bir qatlamdan siqib chiqariladi va tekis toj efir molekulalarini yig'ish mexanizmi ishga tushadi. Bu talqin, shuningdek, kengaytirilgan bir qatlamli qatlamni ikkilamchi siqish paytida hosil bo'lgan agregatlar endi parchalanib ketmasligi uchun faqat silliq izotermiya olinishi bilan tasdiqlanadi. Yuqori haroratda (23-24 ° C) hal qiluvchi bir qatlamli hosil bo'lishining dastlabki bosqichida allaqachon suv yuzasidan chiqib keta boshlaydi va natijada silliq izotermaga ega bo'ladi. Fazali o'tish paytida toj efirlarining konformatsion qat'iyligiga qarab, molekulalar fazoviy yo'nalishini o'zgartiradi, bir-biriga to'qnashadi, so'ngra chetini ag'daradi (qattiq toj-6) yoki toj mintaqasida burilish hosil bo'ladi. qo'shni molekulalarning bir-biriga nisbatan uzunlamasına siljishi bilan amalga oshiriladigan agregatni hosil qilish paytida qattiq aloqa qilish (egiluvchan toj-8). Bu hosil bo'lgan bir qatlamli tuzilmalar va natijada LB plyonkalari tuzilishidagi farq uchun javobgardir. Rentgen ma'lumotlariga ko'ra, ular, o'z navbatida, bir qatlamli davriylikka ega bo'lgan ikki o'lchovli tuzilishga yoki molekulalarning ichki qoplamasi bilan teng bo'lmagan ikki qatlamli tuzilishga ega. Guruch. 6. -Toj-6-a10 izotermalari: rasm. 7. LB plyonkasida toj-8-e12 molekulalarini qadoqlash, a-0,5 mg / ml; 1,7 ml / m2; 17oS, elektron zichligi (z), eksperimental (1) b - 0,5 mg / ml; 1,7 ml / m2; 24oS, va hisoblangan (2) tarqalish intensivligi v - 0,25 mg / ml; 2,14 ml / m2; 17oC. LB plyonkalari uchun ko'p qatlamli tuzilish. LB plyonkalari almashtirilmagan toj efirlarining suzuvchi qatlamlaridan hosil bo'lganda, ularning o'rnini bosuvchi moddalar tuzilishi ularning barqarorligiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shunday qilib, almashtirgichlarda azometin guruhlari bo'lgan toj efirlarining LB plyonkalari tuzilishida, molekulalarning terminal bo'laklarining qo'shni qatlamlarda sezilarli darajada bir-biriga o'xshashligi kuzatiladi, bu esa bunday tuzilishni yarim ikki o'lchovli deb hisoblashga imkon bermaydi. Bu strukturaviy element kristalli fazaga xosdir. Agar o'rnini bosuvchi moddalar tarkibida enaminoketon guruhlari bo'lsa, LB plyonkalarining tuzilishi bir qatlamli (toj-6e-n) yoki teng bo'lmagan ikki qatlamli (toj-8e-n) smektik tuzilishga o'xshash, yarim o'lchamli bo'lib qoladi. , rasmga qarang. 7) chastota. Ko'rinib turibdiki, qo'shni molekulalarning faol enaminoketon guruhlarining to'g'ridan-to'g'ri yoki xloroform molekulasi orqali vodorod bog'lanishlari bilan o'zaro ta'siri kvazi-ikki o'lchovli strukturani kristallanishga nisbatan ancha barqaror qiladi. Yog 'kislotasi tuzlari va fulleren C60 bilan birgalikda suzuvchi qatlamlarda toj efir molekulalarining xatti -harakatini o'rganish fazoviy lokalizatsiya qilingan nano o'lchovli o'tkazgich elementlari bo'lgan plyonkali tuzilmalarni yaratish maqsadida o'tkazildi. Kaliy undesilenat (CA) yoki natriy laurinat (LN) bilan 1-nisbatda toj-8-e12 aralashmalariga asoslangan suzuvchi qatlamlarning izotermlari: faza siljishi bilan toza toj-8-e12 izotermidan farq qiladi. Suyuq kondensatsiyalangan holatdan molekulaga katta maydonlar o'tishi (dumg'aza shaklida), bu komplekslar hosil bo'lishini ko'rsatadi. Ularning bir qatlamli xatti -harakatlari qattiq toj efir molekulalarining xatti -harakatlariga juda o'xshaydi, chunki toj efir toji majmuaning shakllanishi paytida konformatsion harakatchanligini yo'qotadi. Ikkinchi fazali o'tish (plato yoki burilish shaklida), suzuvchi qatlamda hosil bo'lgan kompleksning bo'laklarini, birinchisiga o'xshash (dumg'aza shaklida) qayta yo'naltirish bilan bog'liq, haroratga bog'liq, lekin kamroq darajada . 24 ° C haroratda platoning uzunligi faqat kamayadi va har bir molekula uchun kichikroq joylar hududiga o'tadi, tepa esa butunlay yo'qoladi. X-ray tajribasi ma'lumotlariga ko'ra, kondensatsiyalangan fazadan yotqizilgan FE-UC kompleksining LB plyonkasi bir qatlamli davriylikka ega bo'lgan yarim o'lchamli tuzilishga ega (FE molekulalarining markaziy qismlari moyil. chekka, oxirgi bo'laklarning bir -birining ustiga chiqishi yo'q). Toj efirining bo'shlig'ida (donor) ikkita ion (K +) bor va kislota qoldiqlari qatlamlarga joylashtirilgan va ularni o'rnini bosuvchi moddalarga parallel yo'naltirilgan. 7. Erituvchi molekulalarning model tuzilishiga muntazam kiritilishini hisobga olish R faktorining 0,038 dan 0,024 gacha pasayishiga olib keladi. LN bilan toj-8-e12 hosil qilgan kompleksga asoslangan LB plyonkasining tuzilishi kislota qoldiqlarining joylashishi bilan farq qiladi (birga emas, balki ularning o'rnida). KE-UK va KE-LN komplekslarining LB plyonkalari yarim o'lchamli bo'lib, kristallanmaydi. Filmning alohida qatlamini FE tojlari hosil qilgan o'tkazgich kanallari va FE o'rinbosarlari hosil qilgan dielektrik qatlamlardan tashkil topgan o'tkazuvchi qatlamdan tashkil topgan sendvich tuzilishi deb hisoblash mumkin. Umuman olganda, film - bu sendvichlar to'plami bo'lib, ular izolyatsiyalangan simli nanotasvirli ko'p yadroli kabel uchun prototip bo'lib xizmat qilishi mumkin. sakkiz Toj efirlari, shuningdek, uch o'lchovli agregatlar hosil bo'lishiga moyil bo'lgan fulleren C60 agregatsiyasini bostirish uchun ishlatilgan, bu esa Langmuir monolayerlari va muntazam qatlamli tuzilmalarni faqat uning asosida shakllantirishni juda muammoli qiladi. Hidrofob gidrofil muvozanat bo'lmasa ham, bir qatlamli qatlam hosil qila oladigan kompleks agent sifatida almashtirilmagan toj efiridan foydalanish, subfaza yuzasida makrosikllar bo'shliqlariga keladigan maydonni va maqsadga muvofiq ko'payishi maqsadga muvofiqdir. , fulleren molekulalarining ularga kirishi ehtimoli. DB18C6 va C60 ning suzuvchi qatlamlarida (2: 1 nisbatda) strukturaviy o'zgarishlarni o'rganishda olingan -A izotermlarining muhim xususiyati bosim o'sishining boshlanishidan ancha katta bo'lgan maydonga to'g'ri kelishi bilan bog'liq bo'lishi kerak. bitta qatlamli hosil bo'lishining dastlabki bosqichida C60 molekulalarining agregatsiyasi yo'qligini ko'rsatadigan shartli molekulalar uchun maksimal maydon. Bir qatlamli strukturaviy o'zgarishlar, natijada sendvich tipidagi komplekslar hosil bo'ladi, 9-rasmda ko'rsatilgan. Oldinga va teskari izotermlar paytida ozgina histerezis, shuningdek, C60 agregatsiyasi asosan bostirilganligini ko'rsatadi, chunki toj efiri - fulleren kompleksi sterik to'siqlar tufayli hosil bo'ladi va dekompressiya paytida parchalanadi. Guruch. 9. -Izotermalar va strukturaning diagrammasi shakl. 10. Qatlamning suzuvchi elektron zichligi, DB18K6 va C60 asosidagi eksperimental qatlamda tur konvertatsiyasining strukturaviy modeli va proektsiyasi. hisoblangan (1) va hisoblangan (2) diffraktsiya shakl. 11. DB18C6 va C60 molekulalari hosil qilgan komplekslarga asoslangan LB plyonkasining model tuzilishi va AFM tasviri. Kichik burchakli rentgen nurlarining diffraktsiyasi ma'lumotlari (10-rasm) va DB18C6 va C60 heteromolekulyar bir qatlamli DB18C6 va C60 dan yig'ilgan LB plyonkasining AFM tadqiqotlari (11-rasm) sendvichga o'xshash kompleks qatlam tuzilishining asosiy elementi ekanligini ko'rsatdi. Bu holda, struktura shundayki, C bir -biri bilan aloqa qilib, alohida qatlam chegarasidan tashqariga chiqmaydigan zanjirlar hosil qiladi. Ta'kidlash joizki, olingan LB plyonkalari (shuningdek, FE-UK va FE-LN komplekslariga asoslangan plyonkalar) bir o'qli bo'lib, qatlamlar tekisligida makroskopik yo'nalishga ega emas. 6 -bob. Bu erda magnit xususiyatlari (kuchli organik paramagnitlari) va sezilarli darajada pastroq (har xil tabiatdagi anionlarni o'z ichiga olgan komplekslarga nisbatan) fazali o'tish harorati bilan e'tiborni tortadigan lantanidlarning mezogen komplekslarining quyma namunalari va LB plyonkalarini strukturaviy tadqiqotlar natijalari, 1 -jadval. 2. Asosiy e'tibor magnit (yoki elektr) maydonga yo'naltirilganda komplekslarning asosiy fazalarining tarkibiy parametrlarining temperatura xatti -harakatlariga, bu fazalarning tuzilishi va LB plyonkalarining tuzilishi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatishga qaratildi. komplekslar asosida shakllangan va bu komplekslardan ikki tomonlama filmli teksturalar yaratish uchun foydalanish imkoniyati. Lantanid komplekslarining strukturaviy formulalari va ularning magnit anizotropiyasi Dy [X] 2 SO4-C12H25 C12H25-O-C6H3 (OH) -C = N-C18H37-Ho [Ho (LH) 3] [X] 3 SO4-C12H25 C14H29-O -S6N3 (ON) -S = N-S18N37-Tb [X] 3 SO4-C12H25 S14N29-O-S6N3 (ON) -S = N-S18N37-Ommaviy namunalar rentgen magnitli kameraga yo'naltirilgan. 1,2 T tez (1 grad / min.) Va sekin (0, deg / min.) Izotrop fazadan sovutish kabi. Yo'naltirilgan namunalarni rentgen yordamida suratga olish xonadagi haroratdan tortib to tozalash punktigacha bo'lgan davrda isitish tsikli davomida joyida o'tkazildi. O'rganilgan komplekslar ikkita (SmF va SmC) yoki uchta (SmB, SmF va SmC) smektik fazalarni hosil qiladi. Qisqa ligandli komplekslarda (Dy va ErI komplekslari) SmB fazasi kuzatilmayapti, aftidan ular uchun SmF-SmB fazali o'tish harorati shisha o'tish haroratidan past bo'lgani uchun. Yo'naltirilgan namunalarning o'ziga xos xususiyati - bu qatlam tuzilishining etarlicha yuqori darajadagi yo'nalishi bilan zaif yo'nalish (S = 0,8). Bu holda, modellardan diffraktsiya hisob -kitoblari ko'rsatilgandek, komplekslar molekulalari cho'zilgan konformatsiyaga ega, lekin SmC fazasida ligandlarning terminal bo'laklarini qo'shni qatlamlarda ozgina bir -biriga yopishish tendentsiyasi kuzatiladi. Komplekslarning diffraktsiya parametrlarining fazaviy o'tish davridagi xatti -harakatlari ularning molekulyar tuzilishiga ham, tarixdan oldingi holatiga ham bog'liq - maydonning yo'nalishi paytida va maydonning tabiatiga (elektr yoki magnit). Magnit maydonda sovutish tezligi SmF-SmC fazali o'tish haroratiga ta'sir qiladi. Shu bilan birga, Ho kompleksida kuzatiladigan fazali o'tishning yuqori sovutish tezligida past haroratga o'tishini super sovutish ta'siri bilan izohlash mumkin bo'lsa, Dy kompleksida bu siljish yuqori haroratga to'g'ri keladi. Magnit maydonda sekin sovishga yo'naltirilgan ushbu kompleks uchun yana bir g'ayrioddiy fakt-bu kichik burchakli va keng burchakli akslar kengligidagi xarakterli o'zgarishlarning sezilarli harorat o'zgarishi (12-rasm). Ya'ni, disprosium kompleksi o'zini ikki fazali tizim kabi tutadi: qatlamlarni hosil qiluvchi kompleksning markaziy qismlari bir fazali, va qatlamlar o'rtasida o'ziga xos interlayerlar hosil qiluvchi ligand dumlari boshqa fazadir. Bundan tashqari, bifaziklik magnit maydon effekti sifatida namoyon bo'ladi, bunda kompleksning markaziy qismi (manfiy magnitli anizotropiya bilan paramagnet) va ligandlarning dumlari (musbat diamagnit anizotropiyasi bilan) boshqacha yo'naltirilgan bo'lishi kerak. Dalada tez soviganida, ta'sir kuzatilmaydi, chunki bu holda murakkab molekula o'zini yaxlit tutadi. Ijobiy magnit anizotropiyasi bo'lgan erbiy komplekslari holatida (2-jadval), fazali o'tish paytida ko'zgu kengligidagi xarakterli o'zgarishlar, bir fazali tizimda bo'lgani kabi, bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi, chunki markaziy yo'nalish bilan bog'liq ziddiyat yo'q. ligandlarning murakkab va periferik guruhlarining magnit maydonidagi qismi (12 -rasm). Guruch. 12 Dy (chap) va ErII (o'ng) komplekslarining keng burchakli () va kichik burchakli () maksimal kengliklarining yarim kengliklarining haroratga bog'liqligi. 1,2 T magnit maydonida sekin (,) va tez (,) sovutish bilan yo'naltirish. Dy kompleksi SmC fazasida doimiy elektr maydoniga yo'naltirilgan bo'lsa, qatlam davrining sezilarli pasayishiga moyillik kuzatiladi va past haroratli fazada qatlam davri SmB fazasidagi kabi kesish molekulasiga to'g'ri keladi. Bunday holda, fazali o'tish paytida kichik burchakli ko'zgu kengligida sezilarli o'zgarishlar kuzatilmaydi va fazali o'tishdan keyin keng burchakli akslarning kengligi sezilarli darajada oshishda davom etadi. Sababi yo'naltirish mexanizmida. Doimiy elektr maydonida, dielektrik anizotropiyasi ijobiy bo'lgan molekulalar o'zlarini maydonga parallel yo'naltirishga moyildirlar. SmC fazasida, qatlamlar bo'ylab maksimal bo'lgan o'tkazuvchanlik sezilarli darajada oshganligi sababli, ularning maydon bo'ylab aylanish tendentsiyasi mavjud. Bu qatlamdagi molekulalarning egilishining oshishiga olib keladigan yo'nalish ziddiyatidir. Komplekslarni -15 ° C gacha soviganida rentgen yordamida suratga olish shuni ko'rsatdiki, ular kristallanmaydi, lekin tuzilgan qatlamlar (SmF yoki SmB) bo'lgan smektik tuzilishini vitrifiyalangan holatda saqlaydi. Bu faktga asoslanib, LB plyonkalarining ko'p qatlamli tuzilishi ham shu darajada konservativ bo'ladi deb taxmin qilish mumkin. Va lantanid komplekslari asosida Langmuir qatlamlari hosil bo'lishi paytida olingan izotermalar bir xil tipda, rasm. 13. Ular nol boshlang'ich bosimi bilan tavsiflanadi va cho'zilgan (suyuq kengaygan fazada) o'zgarib turadigan komplekslarning konformatsiyasining o'zgarishi natijasida suzuvchi qatlamda strukturaviy va fazaviy o'zgarishlarning murakkab tabiatini ko'rsatuvchi bir qator burilishlarga ega. ) juda kuchli kavisli (zichlashgan fazada). Izotermadagi birinchi plato kondensatsiyalangan bir qavatli qatlamning ikki qatlamga aylanishiga, ikkinchisi - ikki qatlamli strukturaning yuqori qatlamidagi komplekslarning konformatsiyasining yana egilganidan cho'zilgangacha o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan strukturaviy o'zgarishlarga to'g'ri keladi. bu holda, molekulalar quyruq ustida turadi). Subfaza haroratining oshishi yoki bir qatlamli qatlamning siqilish tezligi platoning buzilishiga va har bir molekula uchun fazali o'tishlarning katta maydonlarga o'tishiga olib keladi. Bunday hollarda, suzuvchi qatlam katta heterojenlik tufayli kamroq barqaror bo'ladi. LB plyonkalarini komplekslarga asoslangan keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ularning tuzilishi cho'kma bosimiga, jadvalga bog'liq. 3. Past bosimli bosimlarda (platoga qadar), LB plyonkasining tuzilishi yuqori bosimga qaraganda (birinchi platodan yuqori) nisbatan qisqa davrli (molekulalarning moyilligi katta) smekaga o'xshash tuzilmalar hosil bo'ladi. quyma namunadagi past haroratli smektikaning tuzilishiga juda yaqin. Ikkinchi plato ustidagi bosimlarda, suzuvchi qatlamda bir xil emasligi uchun har xil turdagi tuzilmalar bo'lishi mumkin. 3. Suyuq kristalli strukturaning magnit maydonga javob berish qobiliyati standart LB texnologiyasi taklif qilganidan ko'ra, lantanid komplekslarining makroskopik tartibda ingichka plyonkalarini yaratish uchun ishlatilgan. Agar suzuvchi qatlam hosil qilish jarayoniga magnit maydon qo'shilsa (11 -rasm), ikki tomonlama to'qimaga ega bo'lgan plyonkali konstruktsiyalarni olish mumkin bo'ladi. Dizaynlangan magnit biriktirma indüksiyon B = 0,05 T (H = 4 · 104 A / m) bo'lgan maydonni yaratishga imkon beradi. Kritik Fredericksz maydonining hisob -kitobidan ko'rinib turibdiki (Hc = 2 · 102 A / m), bu pastki faza yuzasida mezogenik komplekslarning yo'nalishi uchun etarli. Dy kompleksining LB plyonkalari uchun uzatish bosimi va strukturaviy ma'lumotlar. Refleks d, I, rel. birliklar Refleks d, I, rel. birliklar Refleks d, I, rel. birliklar Langmuir qatlamlari magnit maydon ishtirokida komplekslar asosida hosil bo'lganda, izotermalarda bir qator xarakterli farqlar paydo bo'ladi, 2 -rasm. 15. Bu boshlang'ich rasmdagi bosimning ko'tarilishining keyinroq boshlanishi. 14. Magnit maydonining konfiguratsiyasi shakl. 15. -Tb kompleksining izotermlari, vannaning LB tekisligiga proektsiyalar. 1 - vannaning yon qatlamlari bir qatlamli, 2 - to'siq, 3 - maydonsiz plastinka (a) va bir qatlamli hosil bo'lishining magnit bosqichi bo'lsa, uzunligining qisqarishi. bir qatlamli gaz fazasiga mos keladigan 1-2 bo'lim, suyuq kengaygan fazaga o'tgandan keyin bosimning tezroq oshishi (2-3 bo'lim), kondensatsiyalangan izotermalarda xarakterli burilishlar yoki platolarning kichikroq joylariga siljish. holat (izotermadagi 3-4 bo'lim 1-kondensatsiyalangan fazaga to'g'ri keladi va 4-5 qatlamli hosil bo'lish bosqichiga to'g'ri keladi). Bu erda maydonda molekulalarni buyurtma qilish ta'siri paydo bo'ladi - qadoqlash zichroq bo'ladi. Magnit maydonning ta'siri LB plyonkalari tarkibida ham namoyon bo'ladi. Shunday qilib, past (6 mN / m) bosimda olingan Dy va Tb komplekslarining plyonkalarida qatlamlar oralig'i sezilarli darajada oshadi va yuqori (19 mN / m) bosimda olingan plyonkalar davriga teng bo'ladi. Shu bilan birga, elektron diffraktsiyasi tajribasi plyonka tekisligida tekstura paydo bo'lishini ko'rsatadi, 2 -rasm. 16-b. Biroq, ikki kamarli plyonkani faqat bir qatlamli qatlamlarni nisbatan past bosimda (mN / m) qo'llash orqali olish mumkin. Buning sababi molekulalarning konformatsion yengilligida. Yuqori bosimda bir qatlamli kompleks molekulalari kuchli egiladi va ular suv yuzasidan ajralib chiqqanda, ular maydon tomonidan o'rnatilgan azimut yo'nalishini buzish bilan tekislanadi. Past bosimda molekulalar zaif egilgan va konformatsion yengillik azimutal yo'nalish uchun unchalik halokatli emas. Filmdagi ikki eksenli teksturani mehmon-mezbon effekti yordamida ham olish mumkin. Har xil tizimlarda planar anizotropiyasi bo'lgan ultrabinafsha plyonkalarni olish uchun magnit maydon ishtirokida suzuvchi monolayer hosil bo'lish bosqichida mehmon molekulalari kompleks molekulalariga yo'naltirilganligi aniqlandi. Shunday qilib, ErII kompleksining heteromolekulyar suzuvchi qatlamlari - molyar kontsentratsiyasi 1: 2,4 bo'lgan tetrasubstitutsion porfirin aralashmasi asosida mos ravishda etarlicha yuqori anizotropik (yo'nalish darajasi S = 0,84) bo'lgan optik anizotrop LB plyonkalari olindi. Bu tizimda kompleksning molekulalari individual porfirin molekulalari bilan emas, balki ularning agregatlari bilan yo'naltirilgan edi, bu -A izotermining boshlang'ich hududida platoning paydo bo'lishi bilan ko'rsatiladi, aks holda bu izotermaga juda o'xshaydi. ErII kompleksi. Belgilangan planar o'tkazuvchanlik anizotropiyasi bo'lgan LB plyonkalarini yaratish uchun uchlamchi sistemali toj efiri - natriy laurinat - terbiy kompleksi ishlatilgan (molyar nisbati mos ravishda 1: 2: 1 dan 100: 200: 1 gacha). Umumiy tuzilishdagi barcha molekulalarning mosligi toj efirining-natriy laurinat va terbiy kompleksining (ilgari o'rganilgan) aralashmasidan, ikki o'lchamli qatlamli tuzilmalarni hosil qilishiga asoslangan edi. LB filmidagi turli davrlar. Terbiy kompleks molekulalarining manfiy magnitli anizotropiyasi, suzuvchi qatlam molekulalarining magnit maydonga perpendikulyar yo'naltirilganligiga olib keladi, bu esa anizometrik toj efir molekulalarini xuddi shunday yo'nalishga majbur qiladi. Bu holda o'tkazuvchi kanallarning yo'nalishi magnit maydon chiziqlariga parallel yo'nalishda maksimal elektr o'tkazuvchanligini ta'minlashi kerak. LB plyonkasidagi ion o'tkazuvchi kanallar qatlam bo'ylab yo'naltirilishi uchun toj efirlari molekulalari (ularning generatorlari) qirraga moyil bo'lishi kerak, bu toj efirlari asosidagi plyonkalarni o'rganishda o'rnatilgan tizimli modellarga mos keladi. va toj efirining aralashmasi - natriy laurinat. Bir qatlamli qatlamni qattiq substratga o'tkazishda o'tkazuvchi kanallarning azimut yo'nalishi saqlanib qoladi, bu nafaqat elektron, balki LB plyonkalarining turli yo'nalishdagi tekis o'tkazuvchanligini to'g'ridan -to'g'ri o'lchash bilan ham tasdiqlanadi (17 -rasm). Xuddi shunday natijalar DB24crown8 - fulleren C60 - terbiy kompleksi almashtirilgan uchlamchi tizimga asoslangan LB plyonkalari uchun ham olingan. Guruch. 17. Aralash toj efir - natriy laurinat - magniy maydonining (A yo'nalishi) va bo'ylab (B yo'nalishi) bo'ylab komponentlarning har xil molyar nisbatiga ega bo'lgan LB plyonkasining elektrodlari va elektr o'tkazuvchanligi (G) konfiguratsiyasi. Go - bu toza substratning o'tkazuvchanligi. Filmning planar o'tkazuvchanligining anizotropiyasi aralashmadagi terbiy kompleks molekulalari kontsentratsiyasining pasayishi bilan ortadi, 8 -rasm. 17. Bu bu molekulalarning o'tkazuvchi kanallar tuzilishiga bezovta qiluvchi ta'sirining kamayishi bilan bog'liq. Shu bilan birga, terbiy kompleksi MO molekulalarining ulkan magnit momentlari, hatto ularning kontsentratsiyasi past bo'lgan taqdirda ham, toj efirining molekulalari - natriy laurinat yoki toj efiri hosil qilgan domen tuzilishini yo'naltirishga imkon beradi. - C60 komplekslari. Asosiy natijalar va xulosalar 1. Mezogen akrilatlar hosil qilgan qutbli simmetriyaga ega tuzilmalarda dipol momentlarining kompensatsiyasi nafaqat alohida molekulalar darajasida, balki qutbli molekulalardan dimerlar hosil bo'lishi paytida ham sodir bo'lishi mumkinligi ko'rsatildi. Chiral bo'lakning mavjudligi, molekulada ham, molekulyar o'rashda ham dipolli bog'lanish momentlarining kompensatsiyalanishiga to'sqinlik qiladi. Molekulaning dumiga C = O guruhining qo'shilishi molekulyar qadoqlanish xususiyatini o'zgartiradi; dipol-dipolli o'zaro ta'sir tufayli tuzilish azimutal detuningga nisbatan ancha konservativ bo'ladi (bu qutbli Cr- hosil bo'lishini tushuntiradi). H * faza) va fazani ajratish (LC aralashmasi va axiral akrilatlarning aralashmalarida). Aralashmalardagi achiral komponent uzunligining oshishi, qo'shni qatlamlarda molekulalari bir -birining ustiga chiqadigan oddiy smektikaning paydo bo'lishiga olib keladi. Katta azimutal detuning - bu fazalarda qutbli qatlamlar paydo bo'lishining oldini oluvchi muhim omil. 2. Chiral va axiral akrilatlar va ularning aralashmalari asosida olingan homopolimerlar va kopolimerlar qutbli ikki qatlamli smektik tuzilmalar hosil qilishlari aniqlandi. Ikki qavatli qatlamlarda chiral va axiral komponentlarning tarqalishi ularning kopolimerdagi konsentratsiyali nisbatlariga bog'liq. Agar kopolimerda chiral va axiral komponentlarning uzunliklari har xil bo'lsa va ularning ikki qatlamli qatlamlarda nisbati teng bo'lmasa, bir xil turdagi smektik fazalar ichida xarakterli strukturaviy o'zgarishlar kuzatiladi (mikrofazaning bir xil bo'linishi holati). Ikki qavatli qatlamlarda chiral va achiral komponentlarning teng bo'lmagan nisbatiga o'tish natijasida vertolyot tuzilishi balandligi oshadi. Chiral komponentning past konsentratsiyasida chevron tuzilishi kuzatiladi (CPL1-325 uchun). Kopolimerlarning yo'nalishi ularning tuzilishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. 1106 V / m gacha bo'lgan doimiy elektr maydoniga yo'naltirilganda, vertolyot tuzilishi burilmagan bo'lib qoladi, qatlam strukturasining yo'nalish darajasi magnit maydonga qaraganda yuqori bo'ladi. Magnit yo'nalish holatida kopolimerning yon guruhlarining yo'nalish darajasi va ularning translyatsion tartiblanishi yuqori bo'ladi. 3. Kopolimerdagi chiral va achiral komponentlarning bir xil nisbatida, qutbli va qutbsiz holatlar orasidagi energiya farqi minimal ekanligini ko'rsatdi, bu elektr maydonida namunaning qutblanishini osonlashtirishi mumkin (bu ancha yuqori bo'lishi kerak). 1106 V / m dan yuqori). 4. Taroqsimon polimer molekulalaridan hosil bo'lgan LB plyonkasining rentgen amorf tuzilishining sababi asosiy zanjirning egiluvchanligining cheklanganligi bo'lib, uning ustida bo'sh va tekis bo'lmagan suzuvchi qatlam hosil bo'lishiga olib keladi. suv yuzasi. Masalan, qo'rg'oshin stearati asosida hosil qilingan ajratuvchi monolayerlardan foydalanib, LB plyonkasidagi alohida qatlamlarni chegaralash va muntazam ko'p qatlamli tuzilmani rentgenologik ko'rish mumkin. 5. Parasubstitutsion bifenillarning fenilbenzoatlarga qaraganda zichroq va qulashga chidamli bo'lgan bir qatlamli qatlamlar hosil qilishi aniqlandi. Aralashmalarning suzuvchi monolayerlarida bifenil komponentining kontsentratsiyasining oshishi ham ularning barqarorligini oshiradi. Molekulalarning quyruq bo'lagining tuzilishi bir qatlamli qatlamlarning zichligi va barqarorligiga eng kuchli ta'sir qiladi: dumida karbonil guruhining mavjudligi va uning uzunligining oshishi bir qatlamli va bifenil va fenil benzoatlarning zichligi va barqarorligining oshishiga olib keladi. 6. LB texnologiyasidan foydalanib, mezogen parasubstitenli bifenillardan va ularning fenilbenzoatlar bilan aralashmalaridan muntazam qutbli plyonkalar hosil bo'lishi mumkinligi ko'rsatildi. Bunda LB plyonkalari tuzilishida va o'rganilayotgan birikmalarning quyma fazalari tuzilishida ma'lum bir korrelyatsiya mavjudligi aniqlanadi. UV polimerizatsiyasi orqali LB plyonkalarning yarim o'lchamli strukturasini barqarorlashtirish faqat molekulalarning oxirgi bo'laklari bilan C = C bog'lanishlari skrining bo'lmasa. 7. Homo- va geteromolekulyar suzuvchi monolayerlarning UV-polimerizatsiyasi, qoida tariqasida, ularning qisqarishi bilan kechishi va barqarorlikning oshishiga olib kelishi aniqlandi. Ammo, agar molekulalar monolayerga katta egilsa, ultrabinafsha nurlanishidan keyin hosil bo'lgan yon guruhlar suv yuzasiga tushadi va bir qatlamli bosim to'sig'i harakatining boshlanishi bilan deyarli bir vaqtda qulab tusha boshlaydi. . Nazariy fizika Novosibirsk fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun yozilgan tezisning qisqacha mazmuni - 2011 yil Novosibirsk davlat texnika universitetida fizika va texnikaning amaliy va nazariy fizikasi kafedrasida ish olib borildi ... " «Atkarskaya Agata Sergeevna assotsiativ halqalar ustidagi chiziqli guruhlarning izomorfizmlari Ixtisos 01.01.06 Matematik mantiq, algebra va sonlar nazariyasi Fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiyaning qisqacha mazmuni Moskva 2014 ishi Oliy algebra fakulteti kafedrasida olib borilgan. Mexanika va matematika FSBEI HPE "M. V. Lomonosov nomidagi Moskva davlat universiteti" "...." "Ponomarev Ivan Viktorovich EPITAXIAL ARSENIDE GALLIUM mutaxassisligi bo'yicha ionlashtiruvchi nurlanish detektorlari uchun tuzilmalar 01.04.10 - yarimo'tkazgichlar fizikasi Fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish dissertatsiyasining qisqacha mazmuni Tomsk - 2011 Davlat universiteti yarimo'tkazgichli laboratoriya institutlari Fizika va texnologiya ... " «MIRONOV GENNADI IVANOVICH HUBBARD MODELIDA BUG'UZ korrelyatsiyaga ega bo'lgan ikki o'lchovli va nanoSAL tizimlar nazariyasi 04/01/02 - nazariy fizika Fizika -matematika fanlari doktori ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya referati. 2008 yil 2 ish olib borildi. nazariy fizika kafedrasida Qozon davlat universiteti IN VA. Ulyanova-Lenina Ilmiy maslahatchi: fizika-matematika fanlari doktori, professor Boris Ivanovich Kochelaev Rasmiy raqiblar: ... " «ARBUZOV ANDREY ALEKSANDROVICH Haqiqiy va kompleks -konjugat ko'rsatkichli kasrli kuch ifodalari bilan tasvirlangan dielektrik spektrlarning nazariyasi va tahlil usullari Ixtisosligi: 01.04.02 - nazariy fizika Fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya referati. Qozon davlat oliy kasbiy ta'lim muassasasining fizikasi ... " "MUTINA Albina Rishatovna VN MORNING E GRADI EN YOU MAGNETIC FIELDES IN PORIS IN PORIS X SAVORSIZ: E KSPERIM EN TALNO E ISSL EEDOVANI E Ixtisos 01.04.07 - Kondensatsiyalangan fizika fizikasi va matematika fanlari nomzodi ilmiy dissertatsiyasining referati. fanlar molekulyar fizika kafedrasida ... " “Tomsk fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya 2007. Ish Tomsk davlat universitetining kvant maydon nazariyasi kafedrasida olib borilgan. Ilmiy maslahatchilar: fizika -matematika fanlari doktori, professor Semn Leonidovich ... " "Selivanov Nikita Ivanovich Eritmalar va ingichka plyonkalardagi almashtirilgan akridin, kumarin va Nil qizil fotoprosessiyalariga molekulalararo o'zaro ta'sirning ta'siri 02.00.04 - fizik kimyo Kimyo fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya referati Tomsk - 2011. Kimyo fakultetining fizik va kolloid kimyo bo'limi va Tomsk davlat universiteti fotofizika va molekulalarning fotokimyosi laboratoriyasida Ilmiy rahbar: nomzod ... " «Pleshinskiy Ilya Nikolaevich Helmgolts tenglamasi va Maksvell tenglamalari tizimi uchun chegaraviy muammolar va konjugatsiya muammolarini haddan tashqari aniqlab oldi 01.01.02 - differentsial tenglamalar Fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya tezislari Qozon - 2007 yil nomidagi Qozon davlat universiteti oliy kasbiy ta'lim davlat ta'lim muassasasi ... IN VA. Ulyanova-Lenin fizika-matematika fanlari doktori, ... " «Gadirov Ruslan Magomedtaxirovich almashtirilgan kumarinda fotoprocesslarning eksperimental va kvant -kimyoviy tadqiqotlari 02.00.04 - fizik kimyo Tomsk kimyo fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya referati - 2007 yil. Kimyo fakulteti va TSU SFTI OSP Fotonik bo'limida, Tomsk davlat universitetining davlat oliy kasbiy ta'lim muassasasida ... " "KRUTIKOVA Alla Aleksandrovna NANOCRISTALLIN SILIKONI BOSHLANGAN KOMPOZITLI MATERIALLARNING SPEKTRAL TAHLILI Mutaxassisligi: 02.00.02 - Analitik kimyo. Kimyo fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiyaning qisqacha mazmuni Moskva - 2007 yil" Analitik kimyo "kafedrasida ish olib borildi. Nomidagi Moskva davlat fanlari. M.V. Lomonosov Ilmiy rahbar: kimyo fanlari doktori, professor Anatoliy A. Ishchenko Rasmiy ... " "Lopuxova Svetlana Vladimirovna GOMOGENA VOQEALARNING XUSUSIY STREAMLARINI ASIMPTOTIK VA SAYLIK METODLARI 05.13.18 Matematik modellashtirish, sonli usullar va dasturlar komplekslari" Matematika "bo'limida 2008 yil fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya referati. va kibernetika GOU VPO Tomsk davlat universiteti ilmiy ... " «Wang Qingsheng Li2FeSiO4 LITYUM -ION BATEREYALARI UCHUN NATOQURILMAGAN KATOD MATERIALINING ISHLAB CHIQISHI 05.16.01 - Metallurgiya va metallar va qotishmalarning issiqlik bilan ishlov berilishi. Sankt -Peterburg davlat politexnika ... " «LUNEV IVAN VLADIMIROVICH GİDROGENLI BOSHLANGAN HARAKATLARNING TIZIMI VA DIPOLE MOBILIYASINI TEMPORI DIELETRIK SPEKTROSKOPIYASI metodi bo'yicha tadqiq qilish 01.04.03 - Radiofizika fakulteti dissertatsiyasining abstrakt dissertatsiyasi. Fizika -matematika fanlari nomzodi, ilmiy rahbar: dotsent Yu.A. Gusev; nomzod ... " 01.01.01 - matematik tahlil Fizika va matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasining nomzodlik dissertatsiyasining mualliflik dissertatsiyasi, Qozon fizik -matematika fanlari professori Gabulxur Gabxev. ... " «Shompolova Olga Igorevna Tartibsiz aralash cheklovli chiziqli tizimlarni optimal boshqarish va optimal traektoriya geometriyasini aniqlash 05.13.01 - Tizim tahlili, nazorat qilish va axborotni qayta ishlash (sanoat) fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish uchun dissertatsiya. fanlar Moskva - 2012 FAOLIYAT DAVLAT BUDJETIYa FANI KOMPYUTER MARKAZI IM. A.A. DORODNITSINA RUS TILIDA ... " «UDC 517.917 BYKOVA TATYANA SERGEEVNA LYAPUNOVSKAYA LYAPUNOVSKAYA TAYYORLI TIZIMNING EFSIRI BILAN 01.01.02 differentsial tenglamalarning kamayishi, fizika -matematika fanlari nomzodi ilmiy darajasini olish dissertatsiyasining qisqacha mazmuni Izhevsk - 2005 Texnika universiteti GOU VU da bajarilgan. Ilmiy maslahatchi: fizika -matematika fanlari doktori, professor Yevgeniy Leonidovich Tonkov Rasmiy raqiblar: fizika -matematika fanlari doktori, professor ... " "Garnaeva Guzel Ildarovna 01.04.05 - tashqi fizik va matematika fanlari nomzodi fanlari nomzodi ilmiy dissertatsiyasining umumiy tezisining XAVFSIZLIGI tashqi tashqi anomal elektromagnit maydonlar mavjudligida noaniq kristallarda OPTIK OTMASI OTIRISH effektlari. ... " «Kutuzov Aleksandr Sergeevich YTTERBIUM IONLI KONDO -LATIKALAR VA SUPERKONDUVORLI KUPRATLARNING MAGNETIK XUSUSIYATLARI VA SPIN KINETIKASI 01.04.02 - nazariy fizika nomidagi Qozon davlat universiteti nomzodlik dissertatsiyasi. IN VA. Ulyanov-Lenin. Ilmiy maslahatchi: fizika -matematika fanlari doktori, professor Kochelaev Boris Ivanovich rasmiy ... " Mono va multimekulyar plyonkalarni yaratish uslubi 1930-yillarda Irving Langmuir va uning shogirdi Katharina Blodget tomonidan ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda Langmuir-Blodget usuli deb nomlangan ushbu texnologiya zamonaviy elektron qurilmalarni ishlab chiqarishda faol qo'llanilmoqda. Usulning asosiy g'oyasi - suv yuzasida amfifil moddaning monomolekulyar qatlamini hosil qilish va keyinchalik uni qattiq substratga o'tkazish. Suvli fazada amfifil moddaning molekulalari havo-suv oralig'ida joylashgan. Yuzaki monomolekulyar qatlam hosil qilish uchun sirt qatlami maxsus pistonlar yordamida siqiladi (1 -rasmga qarang). Izotermik siqilish ketma-ketligi bilan monomolekulyar plyonkaning tuzilishi o'zgaradi, u shartli ravishda gaz, suyuq kristall va qattiq kristall holatlari deb ataladigan ikki o'lchovli holatlardan o'tadi (2-rasmga qarang). Shunday qilib, filmning fazaviy diagrammasini bilib, uning tuzilishini va unga bog'liq fizik -kimyoviy xususiyatlarini nazorat qilish mumkin. Filmni mustahkam tayanchga o'tkazish eritma ichiga botirish va keyinchalik undan sirt plyonkasi paydo bo'ladigan tekis substratni olib tashlash orqali amalga oshiriladi. Monomolekulyar plyonkalarni uzatish jarayoni ko'p marta takrorlanishi mumkin, shuning uchun har xil polimolekulyar qatlamlar olinadi. 
Langmuir filmining kashfiyot tarixi
Langmuir filmlarining turlari
Ommaviy namunalar va Langmuir-blogett plyonkalaridagi mezogenlarning tuzilishi
Aleksandr Anatoliy IVANOVICH
Ommaviy namunalarda mezogenlarning tuzilishi
VA LENGMUIR BLOGETT FILMLARI
aks holda Langmuir - Blodgett filmlari; Langmuir-Blodget usuli(ing. abbr., FUNT) - qattiq Langmuir plyonkalariga (suyuqlik yuzasida hosil bo'lgan birikmalarning bir qatlamli qatlamlari) o'tkazish orqali mono va ko'p molekulyar plyonkalarni olish texnologiyasi.
Tavsif
Rasmlar
Mualliflar
Manba
