WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Теоретическое изучение роли амфифильности макромолекул и низкомолекулярных веществ в структурообразовании

На правах рукописи

Ушакова Александра Сергеевна

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ АМФИФИЛЬНОСТИ

МАКРОМОЛЕКУЛ И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЕЩЕСТВ В

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИИ

Специальность 02.00.06 высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

кандидат физико-математических наук

Научный руководитель:

Говорун Елена Николаевна доктор физико-математических наук

Официальные оппоненты:

Василевская Валентина Владимировна доктор физико-математических наук Субботин Андрей Валентинович

Ведущая организация: Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Защита состоится 25 февраля 2009 г., в 15-30 на заседании диссертационного совета Д 501.002.01 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119992, Москва, Воробьевы горы, МГУ, физический факультет, ауд. ЮФА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.002. кандидат физико-математических наук Лаптинская Т.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Амфифильные молекулы содержат гидрофобные и гидрофильные (полярные) участки, которые различаются отношением к воде и полярным растворителям. Основное свойство амфифильных молекул заключается в том, что гидрофобные группы стремятся увеличить число контактов друг с другом, гидрофильные группы с молекулами растворителя, что приводит к образованию сложных структур.

Структурообразование и самоорганизация в полимерных системах с амфифильными свойствами в последнее время вызывает все больший интерес. Во многом это связано с развитием экспериментальных методов исследования живой клетки, ее структуры и свойств. Было обнаружено, что клетки организма практически полностью состоят из амфифильных макромолекул и низкомолекулярных веществ. Различные надмолекулярные структуры в клетках, вторичная и третичная структуры белка образуются в основном за счет амфифильных взаимодействий, в том числе водородных связей.





В сложных небиологических системах также возможна самоорганизация макромолекул, вызванная взаимодействием амфифильных компонентов: в растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ) и макромолекул, в полимерных пленках на поверхности раствора, в слоистых структурах, образованных молекулами ПАВ со встроенными макромолекулами. Экспериментальные исследования в этой области связаны с развитием нанотехнологий, производством фотонных кристаллов, применением сложных структур в медицине, в проводниках, мембранах и электрооптических устройствах.

Теоретические исследования структурообразования важны для описания механизмов структурирования, для поиска новых систем, способных к структурообразовании представляется важной задачей физики макромолекул.

Однако до сих пор теоретически исследовались только макромолекулы, рассматривались. В тоже время, амфифильной структурой звеньев обладают многие биологические и синтетические макромолекулы и благодаря этому образуют различные структуры.

Такое звено можно представить в виде димера, части которого по-разному взаимодействуют с окружающим растворителем. Одна часть димера является гидрофобной, а другая – полярной. В области неоднородности концентрации растворителя амфифильные звенья макромолекулы и молекулы ПАВ стремятся ориентироваться полярными группами в сторону увеличения концентрации растворителя, из-за чего происходит ориентационное упорядочение в системе, что напоминает поведение раствора жидких кристаллов.

амфифильными свойствами молекул ПАВ, гидрофобно-полярных звеньев макромолекулы и свойствами жидких кристаллов. В рамках единого подхода к описанию амфифильных звеньев макромолекул и молекул ПАВ рассчитана свободная энергия глобул и растворов макромолекул, исследованы структура и свойства этих систем.

Ранее для теоретического описания систем, содержащих низкомолекулярные амфифильные вещества (ПАВ), применялись подходы, разработанные для макромолекул, т.е. очень длинных цепей, хотя обычно ПАВ содержат не более макромолекулами описывалось как образование достаточно стабильных водородных связей. В то же время, как показано в данной работе, образование структурообразования. Подобные допущения вызывают довольно существенные расхождения существующих теорий с экспериментальными данными.

Таким образом, разработка теории, описывающей структуру макромолекул с амфифильные низкомолекулярные вещества, является важной нерешенной задачей физики макромолекул.

Целью работы является теоретическое описание полимерных систем, амфифильные свойства которых оказывают влияние на их структуру.

Рассматриваются глобулы макромолекул с димерными гидрофобно-полярными звеньями в полярном растворителе, растворы макромолекул и молекул амфифильных (поверхностно-активных) веществ, а также глобулы макромолекул в смешанном растворителе, содержащем амфифильные молекулы.





Научная новизна В представленной работе впервые:

теоретически исследуется структура глобул макромолекул с амфифильными звеньями в полярном растворителе; показано, что ориентация звеньев в поверхностном слое уменьшает поверхностное натяжение глобулы амфифильной макромолекулы, что приводит к большей стабильности глобулы при переходе в клубковое состояние;

для случая сильного притяжения полярных групп к молекулам растворителя рассмотрено образование глобул различных форм; с ухудшением качества растворителя для жестких макромолекул происходят следующие структурные переходы: сферическая глобула – «ожерелье» (несколько сферических глобул на одной цепи) – тороидальная глобула, для гибких макромолекул – переходы:

сферическая глобула – «ожерелье» – диск;

используя подходы нематического упорядочения жидких кристаллов, рассмотрены условия возникновения микроструктуры в растворе макромолекул и молекул ПАВ, а также в объеме гомополимерной глобулы в растворителе, содержащем ПАВ;

при уменьшении температуры и увеличении концентрации ПАВ в растворе макромолекул и в объеме глобулы предсказываются фазовые переходы от однородного раствора к объемноцентрированной кубической, затем к цилиндрической, и далее к ламелярной микроструктуре; получено, что при увеличении объемной доли молекул ПАВ период микроструктуры в растворе уменьшается, что хорошо согласуется с экспериментальными данными;

рассчитано поверхностное натяжение глобулы в растворе, содержащем ПАВ, предсказано уменьшение поверхностного натяжения и увеличение температуры перехода клубок-глобула за счет эффекта ориентации молекул ПАВ;

Практическая значимость работы экспериментальных данных по структурообразованию в системах с амфифильными взаимодействиями, а также для предсказания структурирования в системах амфифильных макромолекул, и полимерных растворах, содержащих молекулы ПАВ.

Апробация работы Результаты работы докладывались на 7 конференциях: на VIII конференции студентов и аспирантов (Солнечногорск, 16-18 сентября 2004), на Европейском полимерном конгрессе (European Polymer Congress 2005, Moscow, Russia, June 27-July 1), дважды на конференции «Ломоносовские чтения» (18-28 апреля 2005 и 11-14 апреля 2007 Москва МГУ им Ломоносова), на малом полимерном конгрессе IX Конференция студентов и аспирантов (Москва ИНЭОС РАН, 29 ноября - 1 декабря 2005), на IV Всероссийской Каргинской конференции (Москва МГУ им Ломоносова, января – 2 февраля 2007), на VI Восточно-Азиатском симпозиуме по полимерам для высоких технологий (EASPAT’07, Lijiang, China, July 23а также на семинаре по теории полимеров, основанном на физическом факультете МГУ И.М. Лифшицем.

Публикации По теме диссертации опубликовано 2 статьи в реферируемых журналах и тезисов научных конференций.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы (104 наименования). Работа изложена на 130 страницах, содержит 35 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации отмечается актуальность проблемы и кратко изложено содержание диссертации. В первой части содержится обзор литературы, и обсуждаются теоретические подходы к описанию структурообразования в макромолекулярных системах. В главе 1.1 рассмотрены взаимодействия в биологических системах, описана природа амфифильных взаимодействий. В главе 1.2 кратко описано развитие теории глобулярного состояния макромолекулы и приведен расчет поверхностного натяжения полимерной глобулы. В главе 1. рассмотрены теоретические и компьютерные модели амфифильных макромолекул.

Глава 1.4 посвящена описанию свойств макромолекул в смешанном растворителе, а также обзору теоретических исследований по данной теме. В главе 1.5 описано приближение случайных фаз на примере расплава диблок-сополимеров. В главе 1. рассматриваются экспериментальные и теоретические работы, связанные со структурообразованием в системах, содержащих ПАВ. В последней главе 1. литературного обзора обозначены цели настоящей диссертации.

Во второй части диссертации рассматривается модель макромолекулы гидрофобно-полярными (Н-Р) составными звеньями (рис. 1), со среднеквадратичным расстоянием между звеньями основной цепи a. Исключенный объем звена полимера и молекулы растворителя равны соответственно v и vs. В полярном растворителе макромолекула стремится принять плотную конформацию

Похожие работы:

«Вашук Мария Владимировна ОПТИЧЕСКАЯ И МАГНИТООПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МАГНИТНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Специальность 01.04.11 – физика магнитных явлений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова. Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Е.А. Ганьшина Научный...»

«МУРЧИКОВА ЕЛЕНА МИХАЙЛОВНА ДИРАКОВСКОЕ НЕЙТРИНО В ПЛОТНОЙ СРЕДЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ Специальность 01.04.02 Теоретическая физика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва — 2009 Работа выполнена на кафедре теоретической физики физического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова Научный руководитель : доктор...»

«УДК 538.1 Цивлин Дмитрий Владимирович НАНОСТРУКТУРЫ КОБАЛЬТА НА ПОВЕРХНОСТИ МЕДИ ПО ДАННЫМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2003 Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультета Московского государственного...»

«Софронов Владимир Михайлович Исследование физических свойств ВТСП купратов в рамках модели сверхпроводящего спаривания с отталкивательным взаимодействием Специальность 01.04.10 – физика полупроводников АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва. 2007 Работа выполнена на кафедре квантовой физики и наноэлектроники Московского государственного института электронной техники (Технического Университета). Научный руководитель :...»

«Быстрова Александра Валерьевна СЕТКИ И ТОНКИЕ ПЛЕНКИ НА ОСНОВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КАРБОСИЛАНОВЫХ ДЕНДРИМЕРОВ: СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА Специальность: 02.00.06 - высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2006 Работа выполнена в лаборатории синтеза элементоорганических полимеров Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН и на кафедре физики полимеров и кристаллов физического...»

«Петрова Юлия Юрьевна РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ГЕЛЬМГОЛЬЦА В МНОГОСВЯЗНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ОБЛАСТЯХ 01.01.03 - математическая физика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2006 Работа выполнена на кафедре математики физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Научный руководитель : доктор...»

«Кузьминский Леонард Сергеевич АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ В ГАЗОВЫХ ЛАЗЕРАХ С ПОПЕРЕЧНЫМ ПРОТОКОМ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ АКТИВНОЙ СРЕДЫ Специальности: 01.04.05 - оптика, 01.04.03 - радиофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва - 2009 Работа выполнена на кафедре оптики и спектроскопии физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научные руководители: доктор...»

«ШЕСТАКОВ ДМИТРИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ Процессы электронного обмена при рассеянии отрицательного иона водорода на наносистемах Специальность 01.04.04 – физическая электроника АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2008 Работа выполнена на физическом факультете Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор Александров Андрей Федорович...»

«МУТИНА Альбина Ришатовна ВН УТРЕННИ Е ГРАДИ ЕН ТЫ МАГНИ ТНОГО ПОЛЯ В ПОРИС ТЫ Х СРЕДАХ: Э КСПЕРИМ ЕН ТАЛЬНО Е ИССЛ ЕДОВАНИ Е Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань 2007 Работа выполнена на кафедре молекулярной физики...»

«Альмиев Ильдар Рифович РЕЗОНАНСНАЯ ФОТОННАЯ НАКАЧКА И ИНВЕРСНАЯ ЗАСЕЛЕННОСТЬ В ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЕ Специальность 01.04.05 – Оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань – 2004 2 Работа выполнена на кафедре оптики и спектроскопии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный университет им. В.И.Ульянова-Ленина. Научный руководитель : доктор...»

«Чупашев Владимир Геннадьевич Организация конструкторской деятельности учащихся на занятиях физикотехнического кружка в условиях перехода на профильное обучение 13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания (физика в общеобразовательной и высшей школе) АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук Томск – 2006 2 Работа выполнена в Томском государственном педагогическом университете Научный руководитель : кандидат физико-математических...»

«ХАЧАТРЯН Владимир Ервандович Структурный анализ многоленточных автоматов 01.01.09 дискретная математика и математическая кибернетика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва 2008 2 Работа выполнена в Белгородском государственном университете Консультант доктор физико-математических наук, профессор Подловченко Римма Ивановна Официальные оппоненты : член-корреспондент НАНУ, доктор физико-математических наук, профессор...»

«ЮЛЬМЕТОВ Айдар Рафаилевич СТРУКТУРА И МАГНИТНОРЕЗОНАНСНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МЕХАНИКИ, КВАНТОВОЙ ХИМИИ И СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР 01.04.07 — физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Казань — Работа выполнена на кафедре...»

«Харабадзе Давид Эдгарович СПИН-ТОКОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В КВАНТОВОЙ ГИДРОДИНАМИКЕ 01.04.02 теоретическая физика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2006 Работа выполнена в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова. Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Кузьменков Л. С. Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук, профессор Рыбаков Ю. П. кандидат...»

«Пономарев Иван Викторович СТРУКТУРЫ ДЛЯ ДЕТЕКТОРОВ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ специальность 01.04.10 – физика полупроводников АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2011 Работа выполнена на кафедре полупроводниковой электроники ГОУ ВПО Национальный исследовательский Томский государственный университет и в лаборатории физики полупроводников ОСП Сибирский физикотехнический институт...»

«Абдрашитов Андрей Владимирович СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННО-ПЫЛЕВЫХ КРИСТАЛЛОВ В ПОЛЯХ РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИИ Специальности: 01.04.07 – физика конденсированного состояния 01.04.02 – теоретическая физика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН Научные руководители: доктор...»

«Стефанов Константин Сергеевич Комплекс инструментальных средств разработки программ для вычислительных систем с параллельной архитектурой 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2007 Работа выполнена в...»

«Засухина Елена Семеновна Быстрое автоматическое дифференцирование в задачах оптимального управления Специальность 01.01.09 - Дискретная математика и математическая кибернетика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2007 Работа выполнена в Вычислительном центре им. А.А. Дородницына Российской академии наук Научный руководитель : доктор физико-математических наук Зубов Владимир Иванович Официальные доктор...»

«МИРОНОВ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ ТЕОРИЯ ДВУМЕРНЫХ И НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ С СИЛЬНЫМИ КОРРЕЛЯЦИЯМИ В МОДЕЛИ ХАББАРДА 01.04.02 – теоретическая физика Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Казань – 2008 2 Работа выполнена на кафедре теоретической физики ГОУ ВПО Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина Научный консультант : доктор физико-математических наук, профессор Кочелаев Борис Иванович Официальные оппоненты :...»

«УДК 551.463.21 : 534 ШУРУП Андрей Сергеевич МОДЕЛИ АКТИВНО-ПАССИВНОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ НЕОДНОРОДНОГО ДВИЖУЩЕГОСЯ ОКЕАНА Специальность: 01.04.06 – акустика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре акустики физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Научный...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

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.