Компьютерное моделирование функциональных наносистем на основе блок-сополимеров

• Автор: Перельштейн, Олег Элкунович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Компьютерное моделирование. Теоретический анализ. Компьютерное моделирование. Исследование агитационных свойств конструированных сополимеров. Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию с помощью компьютерного моделирования двух важных видов наноразмерных функциональных систем, основанных па блоксополимерах молекулярным моторам и стабилизаторам коллоидных частиц. Первый класс систем, молекулярные моторы, представляет собой устройства молекулярных размеров, способных при определенном периодическом внешнем воздействии совершать направленное движение. С точки зрения механики, такие системы являются наиоразмерными моторами, которые потребляют внешнюю энергию и преобразуют ее в механическую работу. Множество различных как но структуре, так и но функциональности молекулярных моторов встречается в живых системах. Благодаря значительным успехам, достигнутым за последнее время в развитии методов исследования и управления системами в напометровом масштабе, были изучены принципы работы и характеристики движения ряда таких систем. Естественным шагом, последовавшим за исследованием встречающихся в природе систем, стала для ученых попытка создания систем со схожей функциональностью в лабораторных условиях. В третьей главе диссертационной работы рассматривается модель молекулярного мотора на основе диблоксополимера вблизи структурированной поверхности. С помощью компьютерного эксперимента было показано, что такая система, находясь под определенным внешним периодическим воздействием, действительно, способна совершать направленное движение. Выла построена упрощенная аналитическая модель, в которой система была представлена в виде цени из двух звеньев, одно из которых испытывает периодически изменяющееся трение о поверхность. Такая упрощенная модель позволила объяснить физику происходящего процесса, а также убедиться, что наблюдаемое движение не является артефактом метода компьютерного моделирования. В работе рассмотрена зависимость длины и композиции диблоксополимера, а также периода внешнего воздействия, обеспечивающего мотор энергией, на основные характеристики его движения. Для различных сочетаний этих параметров проведено сравнение эффективности работы молекулярного мотора. В настоящее время в этих целях активно применяются диблоксополимеры, нерастворимые участки которых адсорбируют на поверхности коллоидных частиц, а растворимые блоки экранируют коллоидные частицы от взаимодействия друг с другом, таким образом препятствуя агрегации. Ключевой проблемой при этом является мицеллообразование, то есть агрегация самих диблоксополимеров, при добавлении их в раствор коллоидных частиц. В результате возникает необходимость добавления существенно большего количества полимера. Для решения этой проблемы мы предложили использовать полимер с оптимизированной первичной структурой. Макромолекулы с предложенной структурой сосгоят из трех блоков концевых гидрофильного II гидрофобного, а также центрального блока, состоящего из чередующихся групп гидрофильных и гидрофобных звеньев. Добавление центрального блока создает экранирующий слой вокруг гидрофобного ядра, и тем самым позволяет добиться существенно сниженной по сравнению с диблоксоиолимера. Макромолекулы с подобной первичной структурой могут быть синтезированы. Экспериментальные работы по исследованию их свойств показали, что агрегационная способность в самом деле ниже, чем у диблоксополимсров сравнивались макромолекулы с равными долями гидрофильных и гидрофобных звеньев. Е. i, Vi . Ivv, . Vi, v . I I. Vi . Ivv, i I I.