Коллоидный журнал

В теоретических асимптотических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций заряженных капель полярной жидкости исследуется влияние эффекта динамического поверхностного натяжения на капиллярные осцилляции капли. Расчеты проводятся на модели идеальной несжимаемой электропроводной жидкости. Показано, что учет эффекта динамического поверхностного натяжения приводит к повышению порядка дисперсионного уравнения, у которого появляется еще один затухающий корень, обязанный разрушению приповерхностного двойного электрического слоя (разрушению упорядоченности молекул в приповерхностном слое). В обнаруженном затухании интересно то, что оно имеет место в идеальной жидкости, а характерное время затухания совпадает с экспериментально измеряемым. Преобразования свободной энергии происходят между механической, тепловой, электромагнитной и снова механической, и все это обязано эффекту динамического поверхностного натяжения. Показано, что на низкочастотные осцилляции капель эффект динамического поверхностного натяжения влияет слабо, а на высокочастотные осцилляции – существенно, заставляя такие осцилляции быстро затухать.

Создание скользких покрытий на основе пористых гидрофобных или гидрофильных материалов, заполненных низколетучими вязкими жидкостями (лубрикантами) является одним из наиболее активно развиваемых направлений материаловедения полифункциональных покрытий. В этой работе мы исследовали возможность использования двух кремнийорганических жидкостей различной полярности, бис(трифторметилсульфонил)имидной дикатионной ионной жидкости и силиконового масла, в качестве лубрикантов для создания скользких покрытий, снижающих адгезию твердых и жидких водных осадков на подложках из оксида алюминия. Для проведения расчетов устойчивости пленок таких лубрикантов на основе теории вандерваальсовых сил нами были исследованы дисперсии показателей преломления и диэлектрические свойства жидкостей в области микроволновой релаксации. На основе полученных экспериментальных данных были рассчитаны спектры диэлектрических проницаемостей лубрикантов в функции мнимой частоты для всего спектрального интервала и вклад вандерваальсовых сил в устойчивость изотерм расклинивающего давления пленок лубрикантов на гидрофобных и гидрофильных подложках оксида алюминия.Полученные в данной работе изотермы расклинивающего давления позволяют рассматривать при создании скользких покрытий использование исследованной ионной жидкости в качестве более долговечного лубриканта, чем силиконовое масло, поскольку пленки ионных жидкостей при замене паровой фазы на водную среду не теряют устойчивость для более широкого интервала толщин.

На основании данных метода динамического светорассеяния для самоассоциирующихся систем на основе металлокомплексов алкилированных производных 1,4-диазабицикло[2.2.2]октана с нитратами Ag(I) и Gd(III), лиганда и смеси лиганд – неорганическая соль проведена математическая оценка фактора формы агрегатов, сформированных амфифильными соединениями в водной среде. Использованы мицеллярное и везикулярное приближения. Для везикулярных систем показана взаимосвязь фактора формы с параметрами водного пула агрегата.

Получены наноэмульсии (НЭ) простого состава, в которых полиоксиэтилен (4) лауриловый эфир (Бридж L4, Бр-4) является дисперсионной фазой и стабилизатором, а вода - дисперсионной средой. Изучены свойства НЭ: распределение частиц по размерам, солюбилизационная емкость и транспортные свойства по отношению к липофильному биоциду основанию хлоргексидина (ХГ). Подтверждена агрегативная устойчивость НЭ в течение длительного времени (месяцы) и эффективный массоперенос ХГ частицами дисперсной фазы НЭ в водной среде. Обнаружен уникальный эффект самопроизвольного уменьшения размеров капель НЭ при солюбилизации ХГ, при этом их средний диаметр уменьшается с 52 ± 6 до 19 ± 3 нм. Причиной эффекта является образование на поверхности капель комплексов между молекулами Бр-4 и ХГ, которые лучше растворимы в воде, нежели Бр-4. Молекулы Бридж L4, вошедшие в состав комплексов, переносятся с поверхности капель в дисперсионную среду, что и приводит к уменьшению размеров. Комплексообразование происходит за счет образования множественных водородных связей N×××H×××O. В полиоксиэтилированном слое капель Бр-4 локализовано от 84 до 96% солюбилизированного в НЭ биоцида, что также обусловлено Н-связями.

Рассмотрено влияние инерции субмикронных частиц на их осаждение в модельных тонковолокнистых фильтрах из стоксова потока. Методом граничной траектории рассчитаны коэффициенты захвата частиц волокном за счет эффектов инерции и зацепления в ячеечной модели фильтра и в ряду параллельных волокон, перпендикулярных направлению потока газа, в интервалах параметров зацепления R = 0.01 – 1, чисел Стокса Stk = 0 – 20 и Кнудсена Kn = 0 – 1. Расчеты согласуются с экспериментальными данными.

Изучено взаимодействие с водной средой наночастиц оксидов железа, отвечающих составу твердых растворов магнетит-маггемитового ряда с различным соотношением катионов Fe²⁺ / Fe³⁺. Установлено, что для наночастиц, наиболее близко соответствующих составу маггемита (γ-Fe₂O₃), характерны наибольшие значения гидродинамического диаметра и резкое снижение pH дисперсионной среды при диспергировании порошков в воде. Для наночастиц, фазовый состав которых соответствует твердому раствору из середины магнетит-маггемитового ряда, наблюдается плавное и менее выраженное снижение рН. Показано, что разбавление водных суспензий, полученных из предварительно высушенных порошков, в диапазоне концентраций от 100 мг/л до 0.001 мг/л, с последующей ультразвуковой обработкой приводит к существенному увеличению гидродинамического диаметра частиц оксидов железа. Рассмотрен возможный механизм исследуемого взаимодействия наночастиц с водной средой, включающий гидратацию образованных ионами железа льюисовских кислотных центров и изменение характера диссоциации гидроксильных групп в зависимости от pH суспензии. Изучено влияние пассивации поверхности исследуемых нанопорошков олеиновой кислотой на рассматриваемые процессы. Полученные результаты позволяют прогнозировать агрегативную устойчивость и ряд других характеристик исследуемых суспензий при разбавлении их водой.

Разработка систем доставки лекарственных веществ является важным трендом современной биомедицины. За последние пять наблюдается тенденция к усложнению разрабатываемых систем доставки лекарств с получением сложных многокомпонентных носителей, с целью совершенствования направленности и селективности их действия. Для этого используются различные свойства тканей, характерные для того или иного участка организма, что может быть использовано для разделения действия носителей. Одним из таких факторов служит рН среды, который строго регулируется организмом и является константой в той или иной области организма. В связи с этим в данной работе мы разрабатываем подход для формирования комплексных частиц со структурой ядро-оболочка на основе мезопористых частиц карбоната кальция и кремнезёма класса AMS-6. Исследованы загрузочная способность и кинетика высвобождения модельного вещества (коньюгата красителя TRITC с бычьим сывороточным альбумином BSA) из полученных комплексных частиц. Полученные в работе носители имеют перспективы применения в качестве лекарственных носителей с рН-зависимой кинетикой высвобождения инкапсулированного препарата.

Исследовано реологическое поведение 1 масс.% суспензий микро- и наноцеллюлозы в оливковом масле при различной напряженности электрического поля до 7 кВ/мм. Морфология частиц была подтверждена методами оптической и электронной микроскопии. Под действием электрического потенциала наблюдается контрастный переход от чисто вязкого поведения жидкостей к упругому, при этом у суспензий появляется предел текучести и модуль накоплений. Обнаружен более высокий электрореологический отклик суспензий, наполненных наноцеллюлозой по сравнению с микроцеллюлозой. На основании зависимостей статического предела текучести от напряженности электрического поля проведен анализ механизма электрореологического эффекта. Исследования диэлектрической спектроскопии позволили выявить связь между электрофизическими характеристиками суспензий и их реологическим поведением. Использование полностью природных компонентов показало перспективность создания новых, экологически безопасных «умных» материалов.

При анализе характеристик двойного электрического слоя объемных нанопузырей в воде найдены условия существования их слоя Штерна. Учтено, что поверхность пузыря окружена тонким слоем «связанной» воды, поверх которой размещены противоионы слоя Штерна. Устойчивость этого слоя зависит от двух факторов: минимизации энергии Гиббса противоионов в диффузном слое и энергии их теплового движения, способной вырвать противоион из слоя Штерна и вернуть его в область диффузного слоя. Определен заряд нанопузырей, соответствующий как минимальной энергии Гиббса противоионов, так и термической стабильности слоя Штерна. Определена зависимость критического радиуса устойчивого слоя Штерна от концентрации растворенных солей.

Фибрин образуется при полимеризации одного из основных белков крови – фибриногена под действием фермента тромбина. Динамическая поверхностная упругость и динамическое поверхностное натяжение смешанных растворов фибриногена и тромбина измерялись как функции времени жизни поверхности и концентрации фермента (от 50 до 800 Ед/л). Немонотонный характер зависимостей динамической поверхностной упругости указывает на многостадийный характер формирования пленки фибрина и позволяет проследить переход от разворачивания белка к отдельным нитевидным агрегатам, сетке разветвленных фибрилл, а затем к сплошной пленке. Динамическая поверхностная упругость пленок фибрина превышает соответствующие значения для фибриногена в 2 раза (115 мН/м и 55 мН/м соответственно). Применение различных видов микроскопии позволило оценить морфологию полученных пленок.

Покрытия на основе поликатионов представляют собой перспективный класс защитных антимикробных покрытий. Водорастворимые комплексы полидиаллилдиметиламмоний хлорида (ПДАДМАХ) с полиакрилатом натрия (ПАNa) исследовали методом турбидиметрии. Показано, что добавление 12 мол.% полианиона к поликатиону приводит к образованию интерполиэлектролитного комплекса (ИПЭК), устойчивого к фазовому расслоению в водно-солевых средах с концентрацией соли до 0.1-0.2 М. В отличие от традиционного способа получения покрытий из ИПЭК методом послойного нанесения, в работе исследовано получение покрытий непосредственно из раствора водорастворимых ИПЭК на гидрофильной стеклянной поверхности и поверхности из более гидрофобного поликарбоната. Установлено, что формирование ИПЭК позволяет повысить устойчивость покрытия к смыванию водой по сравнению с индивидуальным покрытием ПДАДМАХ на обоих типах подложек.

Разработка простого и воспроизводимого протокола синтеза изодисперсных коллоидов кремнезема в широком диапазоне размеров от десятков нанометров до нескольких микрометров представляет значительный интерес с точки зрения их многочисленных приложений в фотонике, биосенсинге и биомедицине. При использовании широко известного метода Штобера происходит непрерывное образование и рост зародышевых частиц, что приводит к получению полидисперсных коллоидов. В работе использован метод последовательного доращивания силикатных частиц, получаемых гидролитической конденсацией тетраэтилортосиликата в спирто-водной среде с использованием щелочного катализатора. Показано, что данная методика позволяет получать коллоиды с размером частиц от 50 нм до 3 мкм и стандартным отклонением менее 5%. Дополнительным преимуществом методики постадийного доращивания является возможность включать в состав силикатной матрицы функциональные молекулы и наночастицы, например, флуорофоры или репортеры гигантского комбинационного рассеяния.

The present article deals with the modulation of electroosmotic flow through narrow confinement. We consider the slit nanochannel in which the channel walls bear pH-regulated charge density, which further depends on the physicochemical properties of the microenvironment. We consider the general diffusive-electromigration-convective model for the transport of ionized liquid. The flow field is governed by the Navier-Stokes equation with an electromotive body force term. The electrostatic potential is governed by the Poisson equation. Going beyond the widely employed Debye-Hu¨ckel approximation, we developed a sophisticated numerical tool based on the finite volume method to simulate the governing non-linear equations in an iterative manner. We further derive closed form expressions for axial velocity and electrostatic potential within the Debye-Hu¨ckel framework, valid for weakly charged cases and for the entire possible range of bulk pH. Such an analytical expression is however useful for the accurate measurement of electrohydrodynamic behavior of flow characteristics across the slit nanochannel.

This article investigates the transformation processes of dehydro-L-ascorbic acid on commercial Granucol GE activated carbon when heat treated in air at a temperature of 350° C. It has been established that vitamin C (L-ascorbic acid) on coal is oxidized to dehydro-L-ascorbic acid before heating. It has been shown that dehydro-L-ascorbic acid decomposes with the formation of compounds with alcohol, carboxyl and carbonyl groups and the release of CO₂ upon heating for 40 minutes. After regeneration, the sorption capacity of the coal decreases to 86.8%. During thermal regeneration, the state of the coal surface also changes. The data obtained from the isotherms of N₂ adsorption show that the specific surface area and the pore volume of the regenerated coal are lower than those of the pure coal. dehydro-L-ascorbic acid molecules protect to some extent the active centers of the coal during heat treatment. A scheme of the processes of thermal degradation of dehydro-L-ascorbic acid on coal surface is proposed.

Amongst the three fundamental components of a skin-care cosmetic emulsion, namely, oil, water, and emulsifiers (mainly surfactants), naturally derived alternatives to synthetic surfactants are yet to be utilized to their fullest potential, owing to their satisfactory properties like CMC, HLB, and CPP. Currently, there are no significant efforts towards green emulsions involving one or more biosurfactants, while significant combinations in varying proportions of their chemical contemporaries exist in the literature. The present study focuses on formulating a stable nanoemulsion system using a cocktail of a plant-derived surfactant (Q. Saponin) and a microbial-derived surfactant (Surfactin), using coconut oil as a base oil. With a limited understanding of the behavior of mixed biosurfactant systems and their underlying interactions, most essentially the interactions between different hydrophilic moieties such as a cyclic peptide group of surfactin and oligosaccharides of Q. Saponin, the primary focus of this study is to tune up the composition of biosurfactants that results in a stable nanoemulsion. A high-energy ultrasonication method was employed to formulate the emulsion, and hierarchical-based screening of various combinations led us toward an optimal combination of composition and operating conditions. Six samples were identified as better among the 20-sample set, and their stability was tested for 45 days. However, based on the optimal energy consumption and oil-to-surfactant (O/S) ratio, sample 6 of cluster 5 was identified to be the best amongst the samples with a mean droplet size of 173 nm, PDI of 0.195 along with a zeta potential of -64.98 mV. Stability analyses involving heat, salt, pH, and centrifugation tests proved the stability of the best-performing sample. This study can be a precursor to future formulation using mixed micellar systems.

Предложена гипотеза, согласно которой сохранившиеся следы воздействия на природу при взрыве Тунгусского метеорита являются следствием электрических разрядов в облаке твердых частиц, которые при движении с космической скоростью в верхних слоях атмосферы нагрелись и зарядились, а выделившиеся термоэлектроны присоединились к молекулам воздуха и отстали от заряженных частиц. В результате разделения зарядов в облаке произошли мощные разряды, аналогичные горизонтальным молниям в облаках. Обсуждаются последствия разрядов в облаке высокозаряженных твердых частиц, вызвавших появление жесткого ионизирующего излучения.

Предложено обоснование актуальности проблемы, изложенной в статье. Обсуждены возможные варианты решения этой проблемы в целом.

Обсуждается гипотеза А. А. Кирша, предложенная в работе «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ АЭРОЗОЛЕЙ. К 115-ЛЕТИЮ ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА».