Определение ориентационной функции распределения анизотропных парамагнитных частиц из анализа угловой зависимости спектров ЭПР

• Автор: Чумакова, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I.ОРИЕНТАЦИОННАЯ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Способы выражения ориентационной упорядоченности

1.2. Оптические методы исследования, применяемые для определения ориентационной упорядоченности молекул вещества.

1.2.1. Двулучепреломление.

1.2.2. ИКспектроскопия.

1.2.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния

спектроскопия Рамана

1.2.4. Оптическая спектроскопия в УФ и видимой области

1.2.5. Флуоресценция

1.2.6. Генерация второй гармоники оптическинелинейной средой
1.3. Поглощение и дифракция рентгеновских лучей.
1.3.1. Спектроскопия X.
.3.2. Дифракция рентгеновских лучей
1.4. Спектроскопия магнитного резонанса.
1.4.1. Ядерный магнитный резонанс.
1.4.2. Электронный парамагнитный резонанс.
1.5. Заключение.
И. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА.
II. 1. Основы метода
.2. Представление ориентационной функции распределения в виде
разложения по ортонормированным функциям
.3. Однозначность определения ориентационной функции
распределения частиц из спектров ЭПР.
3.1. Положения образца относительно вектора напряжнности
магнитного поля при регистрации спектров.
II. 3.2. Количество спектров ЭПР, необходимое для определения ориентационной функции распределения.
.4. Определение положения осей симметрии ориентационной функции распределения в произвольной системе координат образца.
III.ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА.
III. 1. Моделирование спектров ЭПР
Ш.2. Совместный анализ набора спектров ЭПР, соответствующих
различным положениям образца в магнитном поле.
ПТ.З. Тестирование предложенной методики
IV. АПРОБАЦИЯ МЕТОДА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
СИСТЕМАХ.
IV. 1. Методика эксперимента.
IV1.1.Исходные вещества
IV 1.2. Приготовление образцов.
IV 1.3. Регистрация спектров ЭПР.
.2.Моделирование спектров изотропных образцов.
IV.3. Анализ угловой зависимости спектров ЭПР экспериментальных
систем.
IV. 3.1. Методика анализа
IV 3.2.Результаты моделирования
IV. 3.3. Оценка погрешностей.
ГУ.4. Ориентационное распределение парамагнитных зондов в
упорядоченных матрицах.
IV.4.1. Ориентационное распределение ТЕМПОЛ в упорядоченном 4п
амил4 цианобифениле
IV. 4.2. Ориентационная функция распределения ТЕМПОЛ в растянутом
полиамиде6.
IV. 4.3. Ориентационная функция распределения замещнного
имидазолидина в растянутом полиэтилене
VI. 5.Области применения предлагаемого
V. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, ЭПР спектроскопия может быть инструментом изучения ориентационной упорядоченности для широкого круга систем. Угловая зависимость спектров, очевидно, содержит информацию об ориентационной функции распределения частиц. I. Ориентационная упорядоченность частиц вещества аналитический обзор. Для определения ориентационного распределения частиц вещества используются различные методы исследования. Настоящий обзор посвящн рассмотрению достоинств и недостатков наиболее распространнных методов, таких как двулучепреломление, оптическая спектроскопия, поглощение и дифракция рентгеновских лучей, а также магнитный резонанс. Способы выражения ориентационной упорядоченности. Введм две прямоугольные системы координат ХЧ система координат образца, ХЛУт система координат, связанная с молекулой. Взаимное расположение этих систем будем определять с помощью трх углов Эйлера а, Р и у, выбранных в соответствии с рисунком 11. Рисунок 11. Взаимное расположение системы координат образца ХУт и системы координат, связанной с отдельной молекулой ХУ2. Как будет показано далее, ИК спектроскопия, двулучепреломление или ультразвуковое исследование позволяют определять только моменты второго порядка ориентационной функции распределения. Моменты более высоких порядков могут быть получены с помощью таких методов исследования, как Рамановская спектроскопия, ядерный магнитный резонанс или рассеивание рентгеновских лучей, однако процедура обработки экспериментальных данных при этом достаточно сложна. Поэтому практически изучение упорядоченности молекул в образце ограничено определением моментов второго порядка. Р обобщнные сферические функции Р коэффициенты
Германа 2. Таким способом можно определить среднюю ориентацию всех трх осей координат молекул по отношению к трм осям координат образца. Германа, что соответствует четырм 2кт коэффициентам разложения ориентационной функции распределения в ряд 1. В работе 2 показано, что каждая функция Германа может быть выражена через моменты второго порядка ориентационной функции распределения. В том случае, когда и отдельные молекулы, и образец в целом обладают аксиальной цилиндрической симметрией, упорядоченность в системе характеризуется одной функцией Германа, определяющей среднюю ориентацию осей симметрии частиц по отношению к оси симметрии образца. В таких случаях функцию Германа называют параметром порядка или фактором ориентации. В случае ориентации частиц вдоль двух произвольно направленных осей биаксиальной ориентации для характеристики упорядоченности системы используются ориентационные факторы УайтаСпируэлля. Эти параметры показывают среднюю ориентацию выбранной оси координат частиц по отношению к двум осям координат образца. У совху соз2вхУ 1. Хмолекул относительно осей Х и 7 образца. Ориентационные факторы УайтаСпируэлля однозначно связаны с ориентационными функциями Германа 2. Оптические методы исследования, применяемые для определения ориентационной упорядоченности молекул вещества. Все оптические методы исследования основаны на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Па г, где
поляризуемость отдельной молекулы, число молекул в единице объма. Молекулярная поляризуемость представляет собой тензорную величину, е значение зависит от положения вектора электрической компоненты электромагнитной волны в системе координат молекулы. Таким образом, если в образце существует ориентационная упорядоченность частиц, поляризуемость этого образца, а значит и его оптические константы, будут различными при различной ориентации образца по отношению к электрическому вектору света. По разнице оптических констант можно судить об ориентационном распределении молекул в образце. Двулучепреломление. Двулучепреломлением называется анизотропия показателя преломления, являющаяся следствием разной поляризуемости вдоль различных направлений в образце. Обычно измерения выполняются с использованием видимого света. Чаще всего используются следующие длины волн Олиния натрия 9пш, зелная линия ртути 5 пт и красная линия гелийнеонового лазера 3 пт.