Коллоидный журнал

Замораживанием при −20°С в течение 12 ч растворов поливинилового спирта (ПВС) с концентрацией полимера 100 г/л в воде или в диметилсульфоксиде (ДМСО) и далее оттаиванием при нагревании образцов со скоростью 0.03°С/мин сформированы нековалентные криогели ПВС (КГПВС), которые затем инкубировались в среде смесей Н2О/ДМСО с разным их объемным соотношением. Методом диэлектрической спектрометрии определены значения диэлектрической проницаемости этих смешанных растворителей, характеризующей их полярность. Для обработанных такими смесями образцов КГПВС оценены изменения (по сравнению с исходными криогелями) объема, модуля упругости и теплофизические параметры их плавления. Показано, что в наибольшей степени сокращение объема (с параллельным возрастанием упругости и теплостойкости) было характерно для криогелей, проинкубированных в среде смешанного растворителя с соотношением ДМСО/Н2О = 66.4 : 33.6 (об. %), что отвечает составу оптимальному для существования нековалентных Н-связанных комплексов, включающих 1 молекулу диметилсульфоксида и 2 молекулы воды.

В работе представлен синтез серосодержащего дифильного производного BODIPY B2S, методы его очистки, а также характеристика данного соединения (ЯМР-, ИК-спектроскопия, массспектрометрия), используемого в качестве хелатора для катионов ртути (II). На основании анализа структуры, свойств и фазового поведения соединения B2S в ультратонких пленках на жидких и твердых подложках изучено влияние структурной организации пленок на эффективность супрамолекулярного распознавания ионов Hg2+. Структурные изменения, сопровождающие молекулярные переключения в планарных системах, изучены с использованием изотерм сжатия монослоев Ленгмюра, in situ спектроскопии поглощения при отражении, оптической спектроскопии поглощения и флуоресцентной спектроскопии. Показано, что разрушение ассоциатов красителя при комплексообразовании приводит к усилению испускания мономеров и изменяет цвет флуоресценции пленки Ленгмюра−Блоджетт, сформированной при высоком поверхностном давлении, что может служить удобным диагностическим признаком связывания катионов ртути.

В работе рассмотрена специфическая реакция водных гелей сульфированного полифенилхиноксалинана на воздействие температурного поля, проявляющаяся в виде экзотермического эффекта, положение которого на температурной шкале зависит от термической предыстории геля. Наблюдаемый экзотермический эффект не связан с фазовым переходом, а для его проявления необходимо наличие пространственной сетчатой структуры, в которой присутствует как свободный, так и связанный растворитель. Вероятно, это явление вызвано наличием обменных процессов между свободным растворителем и сеткой геля, имеющих релаксационный характер. В результате проведенного исследования установлено влияние перераспределения свободного растворителя внутри сетки геля на его теплофизические и вязкоупругие свойства.

Исследованы температурные изменения физико-химических свойств пленок, полученных методом dip-coating на основе органозоля серебра, стабилизированного бис-(2-этилгексил) сульфосукцинатом натрия. Пленки являются композитными и представляют собой органический слой стабилизатора (~1 мкм), внутрь которого инкапсулированы наночастицы серебра (~20 нм). Повышение температуры от комнатной до 150–500°С приводит к росту гидрофильности пленок, а также их шероховатости. Изменения свойств необратимы и обусловлены процессами разложения стабилизатора, а также укрупнением наночастиц серебра вследствие их агрегации и спекания. Повышение температуры сильно влияет на плазмонные свойства пленок. Интенсивность сигнала поверхностного плазмонного резонанса (ППР) снижается на ~53% с 1.4 до 0.6. При этом длина волны ППР сигнала варьируется в широком диапазоне значений от 414 до 454 нм. Наличие температурной зависимости ППР сигнала у полученных пленок позволяет рассматривать их в качестве расходных «тест-систем» в оптических датчиках температуры.

Рассмотрено поведение водных дисперсий карбопола (Carbopol ETD 2050), которые находятся в состоянии микрогеля при низких массовых концентрациях. Кривые течения и зависимость динамических модулей от частоты аппроксимированы на отдельных интервалах скорости сдвига и частоты с помощью уравнений структурной реологической модели. Показаны виды течения, которые соответствуют различным состояниям структуры микрогеля. Показаны два вида осциллирующего течения, существующие на отдельных интервалах частоты сдвиговых колебаний. Представлены значения коэффициентов реологических уравнений, которые обсуждаются в рамках структурной модели.

В работе представлены результаты исследования феррожидкости с агрегатами наночастиц дисперсной фазы. Описан целенаправленный синтез феррожидкости на основе наночастиц Fe3O4 в керосиновой среде со стабилизацией олеиновой кислотой, содержащей агрегаты частиц магнетита размером около 5 мкм. Исследованы различные физические свойства полученной коллоидной системы: электрические, магнитные, реологические, оптические, тепловые, а также микроволновые в диапазоне частот 8.2–12 ГГц. Выявлено, что при воздействии внешнего магнитного поля имеет место значимое количественное изменение исследуемых параметров среды. Обнаружено, что на них также оказывает влияние величина концентрации агрегатов, содержащихся в образцах.

В работе исследовано влияние кислотности раствора тетрахлороаурата водорода (1−9 М HCl) на оптические свойства, гидродинамический диаметр и электрокинетический потенциал наночастиц золота. Также изучено влияние мольной доли добавки олеиновой кислоты (до 80%) на оптические свойства, гидродинамический диаметр и электрокинетический потенциал наночастиц серебра. В качестве темплатов для получения наночастиц выступали обратные микроэмульсии на основе сорбитанолеатов с разной степенью замещения (Span 80 и Span 85) в среде н-декана. Показано, что варьирование кислотности водной фазы при получении наночастиц золота, в обратных мицеллах Span 85, позволяет регулировать ζ-потенциал частиц и долю металла в осадке. При этом осадок легко пептизуется встряхиванием с образованием прозрачного органозоля с характерной винно-красной окраской. В случае Span 80 подобный эффект не наблюдался. Также установлено, что при получении наночастиц серебра добавки олеиновой кислоты могут использоваться для регулирования характеристик наночастиц, в обратномицеллярных системах на основе Span 80, но оказывают слабое влияние в случае Span 85. В случае Span 80 олеиновая кислота может выступать как со-ПАВ, образуя смешанные мицеллы большего диаметра, тогда как для Span 85 смешанные мицеллы не образуются вследствие стерических затруднений, а добавки олеиновой кислоты практически не влияют на размер мицелл Span 85.

С использованием изотермической молекулярной динамики, программы LAMMPS и метода погруженного атома моделировались процессы равномерного нагрева тернарных наночастиц Pt1700Pd1700Cu5100 (размером 6.4 нм) вплоть до их плавления и последующего охлаждения (закалки) до конечной температуры 300 К. Результаты, полученные для наночастиц данного размера, сравнивались с результатами, относящимися к частицам меньшего размера (4.6 нм) с тем же процентным соотношением компонентов (Pt20%Pd20%Cu60%). Выбор объектов исследования обусловлен перспективами применения тернарных наночастиц Pt−Pd−Cu в качестве нанокатализаторов. Для анализа структурных изменений в наночастицах в ходе их нагрева и охлаждения находились и анализировались температурные зависимости потенциальной (когезионной) части удельной внутренней энергии и радиусов инерции всех атомных подсистем (Pt, Pd и Cu). Кроме того, локальная структура наночастиц исследовалась с использованием общего анализа соседей (CNA), реализованного с помощью программы Ovito. Анализировался также состав двух наружных монослоев затвердевших нанокапель. В результате проведенных исследований установлено, что в ходе нагрева наночастиц с исходным однородным распределением компонентов имеет место поверхностная сегрегация атомов Pd, которые остаются на поверхности тернарных наночастиц вплоть до их плавления и последующего затвердевания охлаждающихся тернарных нанокапель. Атомы Pt присутствуют в наружном монослое при нагревании наночастиц до 500 К, а во втором монослое как до плавления наночастиц, так и после затвердевания нанокапель. Помимо химической сегрегации, т. е. пространственного разделения компонентов, наблюдалась также структурная сегрегация, отвечающая разделению наночастицы на области с определенной кристаллической структурой. Один из наиболее интересных случаев отвечает формированию мультидвойниковой (multitwined) икосаэдрической морфологии в конечных конфигурациях (300 К) затвердевших нанокапель.

Исследовано влияние галогенид-ионов F−, Cl−, Br−, I− на поведение лизоцима в системе водный раствор–толуол и его бактериолитическую активность. Добавление NaF приводит к тому, что молекулы лизоцима образуют более плотный слой на межфазных границах за счет стабилизации белковой глобулы и усиления гидрофобных взаимодействий. В результате добавка NaF не влияет на ферментативную активность лизоцима. В отличие от фторида, добавление NaCl при той же концентрации приводило к снижению адсорбции и каталитической активности фермента. Вероятной причиной является эффективное экранирование электростатических взаимодействий, а также взаимная компенсация гидрофобного притяжения и стерического отталкивания. Хаотропные анионы, усиливают притяжение между молекулами в адсорбционном слое, но одновременно снижают каталитическую активность. В случае сильного хаотропа (NaI) это объясняется дестабилизацией сетки водородных связей как в растворителе, так и в структуре самого белка, что повышает сродство белка к гидрофобной поверхности, но негативно сказывается на его ферментативной функции. Ключевым фактором, определяющим каталитические параметры (vmax, Km) в присутствии космотропных анионов и слабого хаотропа (NaBr), является молярная концентрация соли: с ее ростом значения параметров снижались. При этом отношение vmax/Km для этих анионов оставалось практически независимым от концентрации, а бромид-анион оказался наиболее благоприятным для поддержания активности лизоцима среди изученных солей.