Влияние строения производных тетрафенилпорфина на их надмолекулярную организацию в объеме и тонких пленках

• Автор: Казак, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Г ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Современные представления о строении и свойствах мезогенных
соединений
1.2. Классификация, номенклатура мезофаз и основные химические
классы дискотических мезогенов
1.3 Структурные типы порфиринов
1.4. Особенности надмолекулярной организации производных порфина в объеме
1.5 Особенности надмолекулярной организации гетероциклических соединений в ленгмюровских слоях на границе раздела фаз
вода - воздух и в пленках Ленгмюра-Блоджетт
1.5.1 Надмолекулярная организация гетероциклических соединений в ленгмюровских слоях
1.5.2 Методы исследования пленок Ленгмюра-Блоджетт производных порфина
1.5.3 Применение пленок Ленгмюра-Блоджетт производных порфина
1.6 Модель надмолекулярной организации ЖК-соединений в объеме
1.7 Моделирование надмолекулярной организации в ленгмюровских слоях
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ОБОРУДОВАНИЕ
2.1. Исследуемые вещества и растворители
2.2. Методы исследования и оборудование
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРОЕНИЯ МЕЗО-
ЗАМЕЩЕННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПОРФИНА НА ИХ НАДМОЛЕКУЛЯРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ В ОБЪЕМНЫХ
ОБРАЗЦАХ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ
СТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДНЫХ ТЕТРАФЕНИЛПОРФИНА НА НАДМОЛЕКУЛЯРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ В ПЛАВАЮЩИХ СЛОЯХ
4.1. Компьютерное моделирование плавающих слоев алкилоксизамещенных мезо-тетрафенилпорфина и их
металлокомплексов
4.1.1. Математический аппарат
4.1.2. Реализация расчетов на графических контроллерах
4.1.3. Моделирование плавающих слоев
4.2. Анализ изотерм сжатия плавающих слоев с применением уравнения Фольмера
4.3. Расчет начальной степени покрытия поверхности
4.4. Результаты исследований плавающих слоев производных мезо-замещенного тетрафенилпорфина I
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО
СТРОЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ТЕТРАФЕНИЛПОРФИНА НА НАДМОЛЕКУЛЯРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ В ПЛЕНКАХ ЛЕНГМЮРА-БЛОДЖЕТТ
5.1. Техника получения тонких пленок
5.2. Надмолекулярная организация тонких пленок алкоксипроизводных л/езо-замещенного тетрафенилпорфина
5.3. Надмолекулярная организация производных мезо-замещенного тетрафенилпорфина в пленках Ленгмюра-Блоджетт по данным рентгеновского малоуглового рассеяния
5.4. Влияние молекулярной структуры производных л/езо-замещенного тетрафенилпорфина на оптические свойства ПЛБ
5.5. Влияние молекулярной структуры л/езо-замещенных производных тетрафенилпорфина на надмолекулярную организацию в тонких пленках по результатам емкостных измерений
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность научного исследования
Актуальным вопросом при реализации нового поколения молекулярных устройств является получение структур с регулярным молекулярным разрешением [1 - 3], что носит название «молекулярная архитектура». Техника Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) представляется наилучшим методом для получения таких структур [4, 5]. Она позволяет получать не только регулярные однокомпонентные слои с молекулярным контролем их толщины, но и создавать усложненные структуры с желаемой комбинацией различных материалов [6, 7]. Однако строение пленок Ленгмюра-Блоджетт во многом зависит от самоорганизации молекул в плавающих слоях, являющихся основой для получения этих пленок.
Если производные фталоцианина как объекты мезоморфных исследований и тонкопленочных технологий исследованы достаточно подробно [8, 11], то для производных порфина данные по зависимости их надмолекулярной организации от строения конкретных лигандов и их металлокомплексов носят единичный характер. Актуальность изучения плавающих слоев и пленок Ленгмюра-Блоджетт производных порфина обусловлена важностью понимания взаимосвязи их химической и надмолекулярных структур. Такого рода информация может быть полезна, в конечном счёте, для понимания фотосинтетических процессов, фотодинамической терапии злокачественных процессов. Эти исследования вносят также большой вклад в практическое использование производных порфирина в качестве оптических устройств и других компонентов тонкопленочных технологий [12 - 16].
Получение тонкопленочных материалов с заданными структурой и свойствами является важной практической задачей. Отсутствие моделей, описывающих надмолекулярную организацию тонких пленок, приводит к

меди (рис. 1.8 б, Cu(tBu)TPaz), полученная из раствора в бензоле, говорит о формировании у-полиформы Cu(tBu)TPaz [87]. Причем, порядок полислоевой фазы, получающейся из монослоя Cu(tBu)TPaz, по-разному зависит от начальных условий. Если использовали раствор Cu(tBu)TPaz в ароматическом растворителе (бензол), то монослой переходил в неустойчивый бислой (Рис. 1.9. линия Ь2с2). Последний переходил в тетраслой (Рис. 1.9. линия c2d2) с высокой стабильностью и низкой сжимаемостью.
В случае использования неароматического растворителя (хлористый метилен), вторая фаза Cu(tBu)TPaz может быть или би- или тетрамолекулярной, в зависимости от исходной поверхностной концентрации. Однако, в этом случае обе фазы (би- и тетраслой) нестабильны и под умеренным давлением переходят в полислои высоких порядков.
При изучении формирования монослоя трет-бутил фталоцианина меди (Cu(tBu)4Pc) была предложена следующая модель [86]. После испарения растворителя, отдельные молекулы Cu(tBu)4Pc стремятся занять свободное положение на водной поверхности, с учетом существования четырех атомов азота (ме?о)-центров гидратации. Такая ориентация начинает реализовываться в разреженных слоях и остается при дальнейшем сжатии до 10 мН/м. Высокая сжимаемость «face-оп» монослоев (молекулы расположены в слое плоско, xz-проекция) порождает разные взаимные ориентации молекул азапорфирина, что сопровождается появлением и разрушением слабых гидрофобных контактов трет-бутильных групп [86].
1.5.2 Методы исследования пленок Ленгмюра-Блоджетт производных порфина
Одними из наиболее мощных методов изучения структуры ЛБ пленки в направлении, перпендикулярном поверхности пленки, являются