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 www.separtment.ru

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.

www.separtment.ru

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:

«Кутузов Александр Сергеевич МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И СПИНОВАЯ КИНЕТИКА КОНДО-РЕШЁТОК И СВЕРХПРОВОДЯЩИХ КУПРАТОВ С ИОНАМИ ИТТЕРБИЯ 01.04.02 – Теоретическая физика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань – 2009 Работа выполнена на кафедре теоретической физики Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина. Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Кочелаев Борис Иванович Официальные...»

«Голубок Дмитрий Сергеевич СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В АМОРФНОМ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ СПЛАВЕ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОТОКОВ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИОНОВ И НЕЙТРОНОВ Специальность 01.04.07. – физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2007 Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультета Московского...»

«Лисеенко Наталья Владимировна СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ CaO–RO(R2O3)–SiO2 C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Специальность 05.17.11 – технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск 2011 2 Работа выполнена на кафедре технологии силикатов и наноматериалов ФГБОУ ВПО Национального исследовательского Томского...»

«Зубковская Наталья Владимировна МЕТОД ТЕСТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КОРРЕКТНОСТИ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ПРИ ПОМОЩИ НАЦЕЛЕННЫХ ТЕСТОВЫХ ПРОГРАММ Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Научно-исследовательском институте системных...»

«Дмитриев Валерий Федорович РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА УСТРОЙСТВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛОВ Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург – 2004 Работа выполнена в акционерном обществе открытого типа научноисследовательский институт “Системотехники” Научный консультант -...»

«Коломыцева Елена Алексеевна ARG -деформации поверхностей положительной внешней кривизны с краем в римановом пространстве при внешних связях 01.01.04 - геометрия и топология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Таганрогский государственный педагогический институт имени А.П. Чехова на кафедре алгебры и геометрии Научный руководитель : Заслуженный деятель науки РФ, доктор...»

«ОСИПОВ ОЛЕГ СЕРГЕЕВИЧ ПЕРЕСТАНОВКИ ИНТЕГРАЛОВ В БАНАХОВЫХ ПРОСТРАНСТВАХ Специальность: 01.01.01 – Математический анализ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск 2009 Работа выполнена на кафедре математического анализа Томского государственного университета кандидат физико-математических наук, Научный руководитель : доцент Сибиряков Геннадий Васильевич Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук, профессор...»

«Коплович Евгения Александровна Разработка алгоритмов стабилизации и компрессии изображений для систем видеонаблюдения мобильных робототехнических комплексов Специальность 05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва, 2008 Работа выполнена на кафедре Высшей математики № 1 Московского государственного института электронной...»

«АЛЯБЬЕВА Виктория Петровна СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ С РАЗВЕТВЛЕННЫМИ БОКОВЫМИ ЗАМЕСТИТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ Специальность 02.00.06 — высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Санкт-Петербург 2009 www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре химии высокомолекулярных соединений химического факультета Санкт-Петербургского государственного...»

«Матвеев Иван Алексеевич Методы и алгоритмы автоматической обработки изображений радужной оболочки глаза 05.13.11 – Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном...»

«ИГНАТОВ Антон Игоревич ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ И МЕЗОСКОПИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ 01.04.13 – электрофизика, электрофизические установки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте теоретической и прикладной электродинамики РАН. Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, старший научный...»

«Кусова Елена Валерьевна О ГЕОМЕТРИИ СЛАБО КОСИМПЛЕКТИЧЕСКИХ СТРУКТУР 01.01.04 геометрия и топология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань 2013 Работа выполнена на кафедре геометрии ФГБОУВПО Московский педагогический государственный университет Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор кафедры геометрия Московского Педагогического Государственного Университета Кириченко Вадим Федорович...»

«Кочнева Марина Юрьевна МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ 3d МЕТАЛЛОВ (Fe И Co) Специальность 01.04.11 – физика магнитных явлений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва – 2005 1 Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Московского государственного университета...»

«СТРЕМОУХОВ Сергей Юрьевич Нелинейно-оптический отклик атома в полях околоатомной напряженности и многочастотных лазерных полях Специальность 01.04.21 - лазерная физика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук Москва - 2011 Работа выполнена на кафедре общей физики и волновых процессов физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Научный руководитель : доктор физико-математических наук,...»

«Мищенко Сергей Сергеевич ЭКСПОНЕНТЫ МНОГООБРАЗИЙ КОММУТАТИВНЫХ И АНТИКОММУТАТИВНЫХ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБР Специальность 01.01.06 – математическая логика, алгебра и теория чисел Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Ульяновск – 2011 г. Работа выполнена на кафедре алгебро–геометрических вычислений в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ульяновский государственный...»

«Демин Вячеслав Александрович ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗИРОВАННОЙ ГЕНЕРАЦИИ СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА В АНСАМБЛЯХ КРЕМНИЕВЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ Специальность 01.04.10 Физика полупроводников АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2008 Работа выполнена на кафедре общей физики и молекулярной электроники физического факультета Московского...»

«Максимовский Михаил Юрьевич ПОЛИГОНЫ И МУЛЬТИПОЛИГОНЫ НАД ПОЛУГРУППАМИ Специальность 01.01.06 – математическая логика, алгебра и теория чисел Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань – 2010 г. Работа выполнена на кафедре высшей математики № 1 Московского государственного института электронной техники (национального исследовательского университета) Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Кожухов...»

«УДК 537.622 ПЕЛЕНОВИЧ Василий Олегович МАГНИТНЫЕ, ОПТИЧЕСКИЕ И МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ZnO, ЛЕГИРОВАННОГО Mn 01.04.11 – Физика магнитных явлений Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Ташкент – 2011 2 Работа выполнена в Отделе теплофизики АН РУз Научный руководитель : доктор физико-математических наук Юлдашев Шавкат Узгенович Отдел теплофизики АН РУз (г. Ташкент)...»

«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...»

«Багаев Андрей Владимирович ГРУППЫ АВТОМОРФИЗМОВ НЕКОТОРЫХ КЛАССОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР НА ОРБИОБРАЗИЯХ 01.01.04 – геометрия и топология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород 2006 Работа выполнена на кафедре геометрии и высшей алгебры механико-математического факультета Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского. Научный руководитель кандидат физико-математических наук, доцент...»






 
© 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.