Коллоидный журнал

Методом масс-спектрометрии с активированной матрицей/поверхностью лазерной десорбцией/ионизацией подтверждено формирование наночастиц при синтезе их в обратно-мицеллярных растворах вода/АОТ/изооктан. Были обнаружены масс-спектры серебра Ag_n и аддукты Ag_n∙Na⁺ и Ag_n∙Na∙H⁺, где n = от 1 до 20. Методом эксклюзионной хроматографии проведено исследование размерных характеристик наночастиц серебра в течение одного года. Было обнаружено, что синтезированные в обратно-мицеллярном растворе наночастицы серебра преимущественно представляют собой две фракции. Размеры одной составляют от 1 до 6 нм, и в течение длительного срока хранения они могут незначительно меняться. Образование же крупной фракции с размерами частиц от 15 до 32 нм является обратимым процессом, а размеры частиц изменяются в интервале ± 10 нм. На основании полученных данных сделано предположение, что обратно-мицеллярные растворы со значениями степени гидратации до 20 при сохранении остальных условий проведения синтеза являются стабильными системами, а частицы крупной фракции являются агрегатами частиц мелкой фракции, которые сохраняют при агрегировании стабилизирующую оболочку молекул поверхностно-активного вещества АОТ.

Представлены результаты исследований взаимодействия нанесенных на поверхность высокоориентированного пиролитического графита окисленных наночастиц платины с Н₂ и СО. При малых экспозициях (порядка 100 Ленгмюр) этот процесс начинается с вершины наночастиц. Таким образом химические свойства периферии и вершины наночастиц платины по отношению к Н₂ и СО существенно различаются. Выявлена зависимость результатов взаимодействия газов с окисленными наночастицами от диаметра последних.

Рассмотрены данные об эффективности химических сенсоров, состоящих из бинарных смесей полупроводниковых оксидов металлов с различными проводящими и каталитическими свойствами. Эти сенсоры обладают высокой эффективностью при детектировании в воздухе таких отравляющих, воспламеняющихся и взрывоопасных газов, как водород, СО, метан, аммиак и озон. Показано, что разработанные сенсорные системы полезны для своевременного предупреждения о появлении в атмосфере упомянутых соединений в различных концентрациях.

Исследованы особенности беззатравочного синтеза наночастиц золота в мицеллярных растворах индивидуальных бромидов алкилтриметиламмония с разной длиной углеводородной цепи и их смесей. Основной акцент сделан на изучении возможности регулирования формы, а следовательно, и положения локализованного поверхностного плазмонного резонанса наночастиц в присутствии октадецилтриметиламмония бромида (ОТАБ). Установлено, что его использование приводит к формированию монодисперсных золотых наностержней с бóльшим осевым отношением, чем в случае обычно применяемого для этой цели цетилтриметиламмония бромида. Показано также, что введение ОТАБ в мицеллярные растворы его гомолога с заметно меньшей длиной алкильной цепи (додециламмония бромида) способствует изменению формы образующихся золотых наночастиц со сферической на стержневидную.

Экспериментально и численно исследуется причина обратимого агрегирования коллоидных частиц в магнитных жидкостях вида «магнетит – олеиновая кислота – керосин», вызванного разбавлением чистой жидкостью-носителем в нулевом магнитном поле. Проверяется предположение о присоединении молекул олеиновой кислоты к поверхности магнетитовых частиц посредством как ковалентной, так и водородной связи. Выполнено численное моделирование, позволяющее оценить характерные значения энергии химической связи в обоих случаях. Гравиметрическим методом анализируются осадки частиц, полученные либо после обратимой флоккуляции, вызванной избытком коагулянта при комнатной температуре, либо после необратимой флоккуляции, вызванной длительным кипячением в ацетоне при 100 °С. Экспериментально показано, что в лабораторных и коммерческих феррожидкостях присутствует заметная (несколько процентов) доля молекул олеиновой кислоты, адсорбированных посредством водородной связи. Результаты косвенно подтверждают гипотезу о динамических дефектах в защитных оболочках коллоидных частиц, объясняют их обратимое агрегирование, а также природу агрегатов квазисферической формы.

В работе получены водные дисперсии металлических наночастиц (НЧ) золота и серебра, стабилизированных цитратом натрия, а также полимерных НЧ на основе поли(лактида-со-гликолида) (70:30 мол.%), стабилизированных поли(виниловым) спиртом, размер которых определяли методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), динамического рассеяния света (ДРС) и аналитического ультрацентрифугирования (АУЦ). Показано, что диаметр как металлических, так и полимерных частиц, определенный методом ПЭМ, существенно ниже гидродинамического диаметра (Dh) НЧ, установленного методом ДРС. Также обнаружено, что величина (Dh) исследуемых частиц, полученная из ДРС распределений, завышена по сравнению со значением (Dh), определенным АУЦ, поскольку метод АУЦ менее чувствителен к полидисперсности частиц по размерам и наличию в дисперсии крупных объектов.

Приведены результаты исследования формирования гексагональных и лабиринтных структурных решеток в тонких слоях магнитных эмульсий при воздействии магнитного поля, перпендикулярного плоскости слоя. Установлен характер температурной зависимости параметра решеток, обнаружено, что она качественно согласуется с рассчитанной на основе известных теоретических выражений только для решеток лабиринтного типа. Показано, что при использовании для подобных исследований источников лазерного излучения необходимо учитывать проявление термокапиллярных эффектов.

Методами кондуктометрии, флуориметрии, динамического рассеяния света и измерения электрокинетического потенциала выявлены закономерности ассоциации макроциклического амфифила - катионного кавитанда каликсрезорцина (Кв), - и полиакриловой кислоты (ПАК) при варьировании концентрации Кв. Измерение электропроводности Кв в растворе ПАК показало наличие четырех концентрационных областей с разным характером взаимодействия кавитанд-полимер. Показано, что в зависимости от состава раствора супрамолекулярная ассоциация приводит к варьированию среднего гидродинамического диаметра (от 106 ± 1 до 220 ± 1 нм) и заряда поверхности полимерных частиц (от -21.6 ± 0.01 до +30 ± 0.03 мВ), а также полярности микроокружения флуоресцентного зонда. На основе анализа данных, полученных разными экспериментальными методами, предложена схема ассоциации ПАК-кавитанд при варьировании концентрации последнего.

Методом оптической интерферометрии исследованы массообменные процессы, протекающие при растворении тройного сополимера ПАН, и установлены предельные концентрации растворов сополимера в различных кристаллогидратных формах N-метилморфолин-N-оксида (NMMO). С помощью методов спектра мутности, интерферометрии и оптической микроскопии изучено влияние природы осадителя на фазовые превращения системы в процессе коагуляции раствора и определены осадительные числа при введении в разбавленные растворы ПАН воды и водных растворов NММО (20 - 50 мас.%). Для водного коагулянта осадительное число для раствора ПАН в NMMO почти в 4 раза ниже соответствующего значения для традиционных растворов ПАН в ДМСО и ДМФА, что обусловлено высоким сродством NMMO к воде. Анализ диффузионных процессов при контакте раствора ПАН с коагулянтами позволила выявить условия получения практически бездефектной пленки ПАН, которые могут быть перенесены на реальные процессы формования. С этой точки зрения, оптимальными осадителями растворов ПАН являются водные растворы, содержащие порядка 20 % NMMO, в то время как 50%-ные растворы осадителями не являются.

Рассмотрена модель неньютоновского ферроколлоида – нанодисперсии частиц феррита в вязкоупругого жидкости, свойства которой описываются реологической схемой Джефриса. Преимущество последней в том, что она позволяет построить корректное описание броуновского движения частиц при наличии запаздывающих вязких напряжений. Изучены нелинейные отклики такого ферроколлоида на зондирующее переменное магнитное поле в условиях, когда он находится также под действием постоянного магнитного поля произвольной величины (поле смещения). В указанной ситуации спектр системы при продольном зондировании (оба приложенных поля коллинеарны) содержит дополнительные гармоники: динамическая намагниченность приобретает вклад квадратичный по амплитуде зондирующего поля, а ориентационно-оптический отклик появляется в уже первом порядке. Показано, что спектры этих мод имеют существенные отличия от фундаментальных компонент отклика и сильно изменяются с ростом вязкоупругости жидкости-носителя коллоида. Измерение названных характеристик способно расширить набор микрореологических тестов и повысить их чувствительность.

Методом капиллярной электрокинетики были проведены измерения тока течения в растворах хлоридов щелочных металлов при концентрациях электролита 0,1 и 1 М. Полученные результаты подтвердили сделанный ранее вывод об отсутствии гидродинамически неподвижных слоев вблизи твердой молекулярно гладкой поверхности. Показано, что величина тока и рассчитанного электрокинетического потенциала уменьшается в ряду LiCl, NaCl, KCl, RbCl и CsCl. В этом ряду соответственно увеличивается кристаллографический радиус и уменьшается радиус гидратированного иона. На основании полученных зависимостей можно сделать вывод, что катионы вблизи отрицательно заряженной поверхности находятся в негидратированном состоянии.

Впервые в рамках модели тонкопористой мембраны получено простое аналитическое выражение сопротивления поверхностно-модифицированной ионообменной мембраны в зависимости от физико-химических характеристик ее заряженных слоев. Методом математического моделирования исследовано влияние физико-химических параметров модифицирующего слоя ионообменной мембраны на ее сопротивление. Определено влияние концентрации раствора на сопротивление мембраны. Получена простая формула сопротивления однослойной ионообменной мембраны.

Методом молекулярной динамики исследовались структуры, которые формируются в системе сглаженных коллапсирующих сфер в щелевой поре с фиксированной толщиной в широком интервале плотностей. Показано, что в зависимости от плотности меняется профиль системы, и в ней формируются изолированные слои. Вычислены двумерные радиальные функции распределения и ориентационные параметры порядка в каждом слое, а также дифракционные картины системы. Обнаружено, что фазовое состояние системы сильно зависит от её плотности: переход из неупорядоченного состояния при низких плотностях к сложному фазовому поведению с разнообразным сочетанием кристаллических фаз при достаточно больших значениях плотности.

The present article deals with the electroosmotic flow through soft nanochannel filled with non-Newtonian ionized liquid, considering the significant ion partitioning effect. The dielectric permittivity of the soft polyelectrolyte layer (PEL), is in general lower than that of the ambient ionized electrolyte solution, which results in significant ion partitioning effect. We adopt the widely used power-law model to describe fluid rheological behavior of ionized fluid flowing through the soft nanochannel under the applied electric field. The electrostatic potential is governed by the Poisson equation. The fluid flow across the electrolyte and PEL are governed by Cauchy momentum equation and modified Darcy-Brinkman equation, respectively along with the equation of continuity for incompressible fluid. Going beyond the widely used Debye- H ckel approximation, we employed the numerical method to solve the governing equations. The impact of pertinent parameters on the overall flow modulation is shown explicitly. We have further presented the results to indicate the ion selectivity across the soft nanochannel considering significant ion partitioning effect.

The present problem is associated with the flow of second-grade fluid which is sandwiched between two Newtonian fluid layers through the horizontal porous channels. The fluids are immiscible, incompressible and the flow in both regions are unsteady. Flow of electrically conducting fluids in horizontal porous channels is governed by the Brinkman equation under the assumption that effective viscosity and dynamical viscosity of fluids are equal. The flow is caused due to a time dependent pressure gradient and a uniform magnetic field acting in perpendicular direction to the fluid flow. No-slip conditions and interface conditions (velocity continuity, shearing stress continuity) have been employed as boundary conditions. Analytical expressions for flow velocities and volumetric flow rate are obtained. Influence of magnetic field and other various parameters such as viscosity ratio, elasticity parameter, density ratio, electrical conductivity ratio and permeability on the fluid velocity and flow rate are explained graphically. Present study can be used to solve the real-life problems where multicomponent flow exists, such as flow of various industrial fluids, flow in the rivers, flow of various immiscible oils through the bed of rocks or soils, flow of bloods in the arteries, flow of immiscible chemicals, etc.