Надмолекулярная организация и оптические свойства ряда дискотических мезогенов в объеме и тонких пленках

• Автор: Лукьянов, Иван Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Мезоморфное состояние и его особенности

1.2 Типы мезофаз, образуемых каламитными мезогенами

1.3 Типы мезофаз, образуемых дискотическими мезогенами

1.4 Надмолекулярная организация гетероциклических соединений в плавающих слоях на границе раздела фаз «вода-воздух» и в пленках Ленгмюра-Блоджетт

1.4.1 Надмолекулярная организация гетероциклических соединений в плавающих слоях

1.4.2 Методы исследования пленок Ленгмюра-Блоджетт производных фталоцианина и их аналогов

1.4.3 Применение пленок Ленгмюра-Блоджетт производных порфина и его аналогов

1.5 Комплексы с переносом заряда и их роль в формировании мезофаз..
1.6 Люминесцентные и сенсорные свойства мезоморфных систем
1.7 Компьютерное моделирование надмолекулярной организации мезоморфных —систем
1.7.1 Моделирование надмолекулярной организации мезоморфных соединений в объеме
1.7.2 Моделирование надмолекулярной организации мезоморфных соединений в плавающих слоях
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
2.1 Исследуемые вещества и растворители
2.2 Методы исследования и оборудование
ГЛАВА 3. МЕЗОМОРФНЫЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ ПОРФИНА И ЕГО АНАЛОГОВ С РАЗЛИЧНЫМ СООТНОШЕНИЕМ ДОНОРНЫХ И АКЦЕПТОРНЫХ ЗАМЕСТИТЕЛЕЙ В МОЛЕКУЛЕ [176- 186]
3.1 Мезоморфные свойства дискотических производных фталоцианина
3.2 Компьютерное моделирование надмолекулярных ансамблей производных порфина и родственных соединений

3.2.1 Математический аппарат
3.2.2 Реализация расчетов на графических контроллерах
3.2.3 Результаты компьютерного моделирования надмолекулярных ансамблей производных порфина и родственных соединений
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ СМЕШАННО-ЗАМЕЩЕННЫХ ФТАЛОЦИАНИНОВ И ИХ ГОЛЬМИЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ НА НАДМОЛЕКУЛЯРНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮВ ПЛАВАЮЩИХ СЛОЯХ [186 — 188]
4.1 Компьютерное моделирование плавающих слоев смешанно-замещенных фталоцианинов и их гольмиевых комплексов
4.2 Анализ изотерм сжатия плавающих слоев с применением уравнения Фольмера
4.3 Расчет начальной степени покрытия поверхности
4.4 Результаты исследований плавающих слоев смешанно-замещенных фталоцианинов
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ СМЕШАННО-ЗАМЕЩЕННЫХ ФТАЛОЦИАНИНОВ И ИХ ГОЛЬМИЕВЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ В ОБЪЕМЕ И ПЛЕНКАХ ЛЕНГМЮРА-БЛОДЖЕТТ [189]
5.1. Техника получения тонких пленок
5.2. Спектральные и люминесцентые свойства смешанно-замещенных фталоцианинов. ГГ..................... .^тгттттт-.—. .............—гттттЖ
5.2.1 Характеристики люминесцентных соединений
5.2.2 Влияние молекулярной структуры смешанно-замещенных фталоцианинов на спектральные и люминесцентные свойства в объеме и пленках Ленгмюра-Блоджетт
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Среди дискотических мезогенов производные фталоцианина и их аналоги привлекают в настоящее время внимание все большего числа ученых. С одной стороны, это обусловлено необходимостью развития фундаментальных представлений о мезоморфном состоянии вещества в целом, с другой стороны - уникальными физико-химическими свойствами этих соединений, которые находят широкое применение в различных отраслях науки и техники, например, в качестве красителей, катализаторов, сенсоров, материалов для оптических запоминающих устройств и т.д.
Одна из важнейших задач при реализации новых молекулярных устройств - формирование систем регулируемой структуры, подобная реализация носит название «молекулярная архитектура». Технология Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) позволяет решать подобные задачи. С ее помощью можно формировать пленки с заданной структурой и толщиной порядка нанометра. ЛБ-технология относится к методам, позволяющим получать слои толщиной в одну молекулу (монослои), а также создавать усложненные структуры с желаемой комбинацией различных материалов:
Структура реализуемых надмолекулярных систем в значительной мере зависит от особенностей химического строения формирующих их соединений. Как объекты тонкопленочных технологий изучены, в основном, только незамещенные металлфталоциаиины или производные фталоцианина и их металлокомплексы с короткими периферическими заместителями, не обладающие мезоморфными свойствами. Данных по зависимости надмолекулярной организации смешанно-замещенных фталоцианинов симметричного и несимметричного строения в тонких пленках от молекулярной структуры подобных соединений обнаружено не было.
Задача получения тонких пленок с заданными структурой и свойствами решается пока чисто эмпирически. Для создания возможности управления
вышесказанное, при синтезе новых соединений невозможно обойтись без системы математических моделей. В случае жидких кристаллов математическое моделирование требует возможности формирования сложных молекулярных систем, и изменять их молекулярную структуру в соответствии для управления свойствами. Это означает, что появляется возможность не только интерпретировать наблюдаемые в системах процессы, но и выйти на прогностический уровень [122].
1.7.1 Моделирование надмолекулярной организации мезоморфных соединений в объеме
В настоящее время применяются два основных метода теоретического описания молекулярных систем - квантовая химия и молекулярная динамика. Первый метод позволяет более точно описать систему, рассчитать изменение характера межмолекулярного взаимодействия, но требует огромных вычислительных ресурсов. В случае же изучения процессов самоорганизации мезоморфных систем, когда количество молекул велико, квантово-механический подход становится трудно применимым [122].
Метод молекулярной механики основан на описании молекулярной системы уравнениями классической механики. Моделируемая система рассмагривается здесь как состоящая из отдельных атомов, взаимосвязь между которыми описывается потенциальными функциями. Тип связи зависит от характера межатомного взаимодействия: валентных связей, валентных углов, торсионных углов, несвязанных взаимодействий. Данный метод менее точен, по сравнению с методами квантовой химии, но он намного менее требователен к вычислительным ресурсам, что позволяет применять его к мезоморфным системам, состоящим из большого количества молекул [121].
Однако, одного статического описания системы недостаточно. Для моделирования термодинамических характеристик системы существует метод молекулярной динамики, позволяющий рассчитывать ее движение. В основе метода лежит решение классических уравнений второго закона Ньютона. Силы