WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |

«СТРУКТУРА И ДИНАМИКА СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ И КОМПЛЕКСОВ НА ИХ ОСНОВЕ. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

На пpавах pукописи

Люлин Сергей Владимирович

СТРУКТУРА И ДИНАМИКА СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫХ

ПОЛИМЕРОВ И КОМПЛЕКСОВ НА ИХ ОСНОВЕ.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Специальность 02.00.06 — высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Санкт-Петербург – 2010 www.sp-department.ru Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте высокомолекулярных соединений РАН Официальные оппоненты:

академик РАН, доктор физико-математических наук, профессор А.Р. Хохлов доктор физико-математических наук, профессор П. Н. Воронцов-Вельяминов доктор химических наук А.В. Якиманский Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт математических проблем биологии РАН Защита состоится «03» марта 2011 г. в 10ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.229.01 при Учреждении Российской Академии наук Институте высокомолекулярных соединений РАН по адресу:

199004, г. Санкт - Петербург, Васильевский остров, Большой пр., д.31, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской Академии наук Института высокомолекулярных соединений РАН.

Автореферат диссертации разослан «_»2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.229. кандидат физико-математических наук Н.А.Долотова www.sp-department.ru

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В современной науке о полимерах важным направлением является исследование высокофункциональных (то есть с большим числом реакционных групп) макромолекул сложной архитектуры. К таким полимерам относятся высокомолекулярные соединения со значительным количеством концевых групп звезды, щетки, сверхразветвленные полимеры и др. Именно концевые функциональные группы обладают бльшей свободой локализации и более доступны для модификации при изменении окружающей среды.

Корректный учет взаимодействий функциональных групп друг с другом и окружением, а также влияние этих взаимодействий на структуру и подвижность изучаемых систем является до сих пор нерешенной проблемой физики и химии высокомолекулярных соединений. Детальный экспериментальный анализ и построение аналитической теории для описания структуры и подвижности таких соединений затруднено из-за сложности строения их молекул.

В сверхразветвленных полимерах из-за их древообразной архитектуры (топологии) доля концевых групп может достигать 50%.

Степень их ионизации в водных растворах зависит от pH, в результате чего сверхразветвленные полимеры при определенных условиях могут образовывать интерполиэлектролитные комплексы с противоположно наноконтейнеров для доставки лекарств и генов в клетки организма, а промышленности.

При продолжающемся расширении практического применения сверхразветвленных полимеров понимание фундаментальных основ поведения в растворах не только их комплексов с низко- и высокомолекулярными соединениями, но и самих сверхразветвленных полимеров, является важной научной задачей. Компьютерное теоретическое исследование указанных сложных полимерных систем.

До сих пор остается открытым целый ряд вопросов, касающихся изучения структуры и подвижности сверхразветвленных полиэлектролитов в растворах до и после комплексообразования с моделирования даже с использованием крупнозернистых моделей (или моделей обобщенных атомов, когда каждой «бусинке» модели соответствует группа атомов реальной молекулы). Нет ответа на вопрос, когда необходим явный учет противоионов в таких системах, а когда возможно применение приближения Дебая-Хюккеля для описания электростатических взаимодействий, существенно исследованный для непроницаемых коллоидных частиц, не изучался сверхразветвленные полимеры. Открытым остается и вопрос влияния топологии нерегулярных сверхразветвленных полиэлектролитов на их поведение в комплексах с линейными полиэлектролитами.

Исследование комплексов сверхразветвленных и линейных полиэлектролитов является важным шагом в анализе возможности использования сверхразветвленных полимеров в качестве молекул, действие которых может контролироваться изменением внешней среды.

сверхразветвленными и линейными полиэлектролитами, методами создания высокофункциональных полимерных систем, так и для дальнейшего развития фундаментальной науки о полимерах нового поколения.

Данная работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских работ ИВС РАН по темам «Экспериментальное и теоретическое исследование супрамолекулярных полимерных систем»

(2005-2007гг.) и «Структура и динамика наноразмерных полимерных систем. Эксперимент, теория и компьютерное моделирование» (2008гг.) и была поддержана грантами Российского фонда фундаментальных исследований, Правительства Санкт-Петербурга, Греческого Секретариата исследований и технологий, Академии Финляндии, фонда INTAS (International Association for the promotion of co-operation with scientists from the New Independent States of the former Soviet Union) и фонда NWO (Netherlands Organization for Scientific Research).

внутримолекулярных взаимодействий на структуру и подвижность высокофункциональных сверхразветвленных полиэлектролитов использованием броуновской и молекулярной динамики.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:



1. Установление структуры и анализ подвижности на разных (дендримеров) и нерегулярных сверхразветвленных полиэлектролитов различной молекулярной массы, а также их комплексов с линейными полиэлектролитами в разбавленных растворах при учете объемных, гидродинамических и электростатических взаимодействий.

2. Исследование явления инверсии заряда при формировании комплексов сверхразветвленных и линейных полиэлектролитов, а также его связи со структурными и динамическими характеристиками интерполиэлектролитных комплексов.

3. Анализ влияния связывания противоионов на структуру и противоположно заряженными линейными полиэлектролитами в зависимости от величины электростатических взаимодействий.

4. Установление влияния топологии нерегулярных сверхразветвленных полиэлектролитов на их структурные и динамические характеристики в комплексах с линейными полиэлектролитами.

моделирования изучены основные закономерности изменения структуры и подвижности сверхразветвленных полиэлектролитов и их комплексов с линейными полиэлектролитами в разбавленных взаимодействиями и заключающиеся в следующем.

1. Установлено конкурирующее влияние отталкивания одноименно заряженных концевых групп дендримера, с одной стороны, и его экранировки благодаря связыванию противоионов дендримера при увеличении электростатических взаимодействий, с другой, на структуру и подвижность дендримеров в разбавленных растворах.

2. Установлена возможность управления локализацией связанного дендримером короткого линейного полиэлектролита с помощью изменения величины зарядов противоионов.

3. Установлена инверсия заряда сверхразветвленного полиэлектролита в комплексе с длинным линейным полиэлектролитом и определена е энергетическая природа. Обнаружена корреляция между появлением в указанных комплексах несвязанного сверхразветвленным полимером «хвоста» линейного полиэлектролита и резким исчезновением мутности в экспериментах по турбидиметрическому титрованию таких систем при изменении степени нестехиометричности.

4. Предложена классификация многообразия топологических структур нерегулярных сверхразветвленных полимеров по предпочтительности ветвления молекулы по отношению к ядру, которая позволяет определить тип топологии, при которой свойства нерегулярных сверхразветвленных полимеров близки к свойствам регулярных дендримеров.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Компьютерное моделирование, основанное на применении модели обобщенных атомов, является эффективным методом предсказания структуры и подвижности сверхразветвленных полиэлектролитов и их комплексов с линейными полиэлектролитами в разбавленных растворах.

2. Ионизация концевых групп дендримера и изменение ионной силы раствора приводит к существенной перестройке его внутренней структуры, но не вызывает значительных изменений размера дендримера. Дендример с короткими жесткими связями между узлами квазисферического макроиона.

разбавленных растворах может приводить к немонотонным зависимостям структурных и динамических характеристик дендримеров от величины электростатических взаимодействий. При использовании крупнозернистой модели дендримера существуют границы применимости приближения Дебая-Хюккеля для описания электростатических взаимодействий в системе.

сверхразветвленным полиэлектролитом приводит к инверсии заряда последнего и характеризуется немонотонной зависимостью доли связанного линейного полимера от его полной длины в комплексе, что коррелирует с резким исчезновением мутности в экспериментах по интерполиэлектролитных комплексов при изменении степени нестехиометричности.

5. Величина заряда противоионов влияет на локализацию короткого полиэлектролита в комплексе с заряженным дендримером: в случае противоионов с единичным зарядом линейный полиэлектролит располагается ближе к ядру дендримера, а при увеличении заряда противоионов преимущественного расположения линейного полиэлектролита не наблюдается. Увеличение заряда противоионов приводит к замедлению локальной ориентационной подвижности полиэлектролитов.

одинаковыми молекулами сверхразветвленного полиэлектролита максимальная степень инверсии заряда в таких комплексах близка к максимальной степени инверсии заряда в комплексах, образованных только одной молекулой сврехразветвленного полиэлектролита.

Появлению «хвоста» линейного полиэлектролита при достижении максимальной степени связывания предшествует образование линкера между разветвленными макроионами.

7. Электронейтральные интерполиэлектролитные комплексы на основе происходит разрушение комплексов и который зависит от величины топологической структуры.

преимущественным ветвлением вблизи ядра близки к свойствам регулярных дендримеров и не зависят от того, насколько заряд линейного полиэлектролита превышает заряд сверхразветвленного полиэлектролита в комплексе. Форма и размеры нерегулярных сверхразветвленных полимеров с преимущественным ветвлением на периферии зависят от степени связывания линейного полиэлектролита.

Достоверность полученных в работе результатов и сделанных выводов основана на использовании апробированных ранее моделей и методов, обобщенных для рассмотренных в работе систем. Основные выводы проведенного компьютерного моделирования находятся в хорошем качественном и количественном согласии с имеющимися экспериментальными данными и данными, полученными с помощью компьютерного моделирования в работах других авторов, применяющих иные модели.

сверхразветвленных полиэлектролитов и их комплексов открывают широкие возможности для направленного регулирования свойств этих полимеров, перспективных для применения в медицине, биологии и других областях промышленности.

Личный вклад автора состоял в постановке задач и выборе методов исследования, непосредственного выполнения всех основных расчетов, анализе результатов, их обобщении и сравнении с известными экспериментальными данными.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:

«Карриван Джуд Волна: Сердце и разум живого Космоса / Перев. с англ. — К26 М.: ООО Издательство София, 2010. — 320 с. ISBN 978-5-399-00033-6 Англичанка Джуд Карриван с юного возраста непосредственно воспринимала многомерные реальности и работала под руководством свыше. Окончила Оксфордский университет, в котором защитила ученые степени по археологии и физике. Сделала очень успешную деловую карьеру, но решила уйти из большого бизнеса и профессионально заняться целительством, духовным...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МИФИ СПРАВОЧНИК ДЛЯ ПОСТУПАЮЩИХ В НИЯУ МИФИ МОСКВА 2009 УДК 378 (031) С74 Справочник для поступающих в НИЯУ МИФИ. М.: МИФИ, 2009. В данном справочнике приводятся сведения о перспективах развития НИЯУ МИФИ, о факультетах НИЯУ МИФИ, об организации в университете учебного процесса и научной работы студентов, условиях их быта и отдыха. Абитуриенты...»

«ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 2010 История №1(9) II. ИСТОРИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ В РОССИИ УДК 378.4(571.16) 1940-1945 Д.В. Хаминов ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИСТОРИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ТОМСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ И ПЕРВЫЙ ПЕРИОД РАБОТЫ ИСТОРИЧЕСКОГО (ИСТОРИКО-ФИЛОЛОГИЧЕСКОГО) ФАКУЛЬТЕТА (1940–1945 гг.) Описывается возобновление в 1940 г. подготовки историков на историческом факультете Томского университета, которая была начата в нем еще в 1917 г. на историко-филологическом факультете и прервана...»

«МЫСЛИ ВСЛУХ НАУЧНЫЙ РОМАН на основе Нейтронной теории Мироздания, Нейтронной физики и Нейтронной химии ВЕРСИЯ – 2 Донецк 2003 АННОТАЦИЯ Автор задался целью изложить в популярной форме новое понимание устройства Солнечной Системы, физических и химических процессов в ней. Предложено к рассмотрению решение Общей теории поля и его приложения к практическим задачам. Рекомендуется в первую очередь теоретикам физикам, ученым, инженерам, любознательным студентам и думающим читателям. 2 Оглавление I...»

«Учебно-методическое обеспечение для подготовки магистров по программам высшего профессионального образования направления подготовки Нанотехнология с профилем подготовки Нанобиотехнологии А.В. Феофанов УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МАГИСТРОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОСНОВЫ ОПТИЧЕСКОЙ МИКРОСКОПИИ УДК 621 ББК 28.05 Ф 42 Ф 42 Феофанов, А.В. Основы оптической микроскопии [текст]: учебно-методический комплекс для бакалавров по дисциплине / А.В. Феофанов. – М., 2010. – 153 с. ISBN Охраняется законом РФ об...»

«Аннотация Между тем, события на Алане развивались самым неблагоприятным образом. После доклада Маклина руководство страны обвинило Олеся в государственной измене. Байлот тут же спрятал семью землянина в надежном убежище. Однако сразу после заседания Совета посвященные совершили покушение на генерала и убили его. Помощник Аргуса Дарл, согласно плану, запустил в компьютерную сеть специальный вирус, полностью выведший из строя систему идентификационного контроля. Аято, Саттон и другие сторонники...»

«Погода и климат – по своей сути глобальные явления. В их формировании участвуют компоненты системы атмосфера – океан – криосфера – суша – биота, включая в последнее время и антропогенный фактор. Под климатом понимают статистическую совокупность состояний, проходимых системой за периоды времени в несколько десятилетий. В более узком смысле климатом данной местности, или локальным климатом, часто называют среднее многолетнее состояние погоды, свойственное местным физикогеографическим условиям....»

«Программный комитет конференции  Быков Виктор Александрович, д.т.н., генеральный директор груп пы компаний НТМДТ  Мартынович Евгений Федорович, д.ф.м.н. директор Иркутского  филиала Института лазерной физики СО РАН   Тихомиров Алексей Александрович, представитель компании НТ МДТ  Коровин Михаил Владимирович, координатор программы Intel  ISEF   Пигалицин Лев Васильевич, Народный  учитель РФ, г. Дзержинск  Арабчук Виталий Федорович, заслуженный учитель России, дирек тор МБОУ Лицей №2 г. Иркутска ...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.