Динамика молекул в неупорядоченных средах по данным Эхо-Детектируемого ЭПР нитроксильных спиновых зондов

• Автор: Кирилина, Евгения Петровна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

1 Литературный обзор: Исследование молекулярных движений методом ЭПР

1.1 Динамика молекул в стеклах

1.2 Скорость анизотропной релаксации и параметры движения

1.3 Связь молекулярной подвижности зонда и матрицы

1.4 Применение ЭД ЭПР нитроксильных спиновых зондов

1.5 Методы расчета спектров ЭПР нитроксильных радикалов

1.5.1 Медленные движения: уравнение Лиувилля

1.5.2 Медленные движения: расчет процесса спектральной диффузии

1.5.3 Быстрые движения

1.6 Дополнительные механизмы спиновой релаксации для нитроксильных радикалов в стеклах

1.7 Постановка задачи

2 Теоретическое описание спектров ЭД ЭПР нитроксильных радикалов
2.1 Спектры стационарного ЭПР
2.2 Спектры ЭД ЭПР
2.2.1 Либрационное движение
2.2.2 Изотропное движение
2.2.3 Скачки между двумя положениями
2.2.4 Флуктуации главных значений g-тeнзopa
2.3 Программа расчета и подгонки
спектров стационарного и ЭД ЭПР
3 Определение времени корреляции движения.
Мультичастотный ЭД ЭПР
3.1 Экспериментальная часть
3.2 Результаты и обсуждение
3.3 Заключение
4 Динамика молекул в стеклах: зависимость от размера и формы нит-роксильного радикала, свойств матрицы
4.1 Экспериментальная часть
4.2 Результаты: влияние структуры и размера зонда, свойств стекла и температуры на динамику молекул
4.3 Обсуждение
4.4 Заключение
5 Исследование коллективных молекулярных движений в пептидах
5.1 Расчет спектров ЭД ЭПР нитроксильных бирадикалов
5.2 Спектры ЭД ЭПР нитроксильных бирадикалов
5.3 Экспериментальная часть
5.4 Результаты и обсуждение
5.5 Заключение
Результаты и выводы
Динамика молекул в неупрядоченых средах - стеклах и полимерах - имеет иерархический характер и происходит в широком диапазоне времен корреляции. Построение полной картины молекулярных движений является фундаментальной задачей статистической физики, кроме того, имеет большое значение для практических задач материаловедения. Детальное исследование динамики молекул в неупорядоченых средах требует развития физических методов специфически чувствительных к молекулярным движениям в различных временных диапазонах.
Настоящая работа посвящена развитию метода изучения молекулярной динамики в стеклах при помощи Эхо-Детектированого (ЭД) ЭПР нитроксильных спиновых зондов и применению этого метода для исследования молекулярных движений в стеклах и биоплимерах. Метод основан на измерении вызванной молекулярными движениями анизотропной поперечной спиновой релаксации, и позволяет детектировать ограниченью ориентционные колебания нитроксильных радикалов с временами 10_6 — 10-11 с и амплитудами до 0.5 рад.
Целью настоящей работы явилось определение параметров ориентационных движений молекул: определение времени корреляции ориентационных движений в стеклах, геометрии и оси ориентационных движений. Исследование пространственного характера молекулярной динамики - выявление корреляции в движении молекул зонда и матрицы. Большой интерес представляет применение разработанной методики к исследованию молекулярных движений в пептидах, выявление сходств и различий между динамикой молекул в стеклах и биополимерах.
Работа имеет следующую структуру: В главе 1 представлен обзор литературы, посвяРасчет
Эксперимент

••• 690нс
•••1230нс

3.380 3
во/Т

Рис. 3.3: Спектры ЭД ЭПР нитроксильного радикала соль Фреми в глицерине, Т=185К а также расчитанные в рамках модели быстрых ориентационных движений (а) Э-диапазон; (б) Х-диапазон; (в) ¥-диапазон; (г) О-диапазон. Параметры использованные в расчете приведены в таблице 3