Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Сергеев-Черенков Андрей Николаевич

Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт
<
Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Сергеев-Черенков Андрей Николаевич. Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 03.00.02 : М., 2005 97 c. РГБ ОД, 61:05-1/1026

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 5

1.1. Молекулярные кластеры 6

1.2. Влияние внешних полей на синтез анизотропных наноструктур 15

1.3. Неорганические структуры биологических организмов 17

1.4. Молекулярные слои Ленгмюра-Блоджетт 21

Глава 2. Экспериментальные методы 22

2.1. Получение и исследование плёнок Ленгмюра-Блоджетт 22

2.1.1. Свойства плёнок Ленгмюра-Блоджетт 23

2.1.2. Методика нанесения плёнок Ленгмюра-Блоджетт на твердые подложки 25

2.1.3. Методы исследования плёнок Ленгмюра-Блоджетт 28

2.1.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия 28

2.1.3.2. Атомно-силовая микроскопия 29

2.1.3.3. Инфракрасная Фурье спектроскопия 30

2.1.3.4. Электронный парамагнитный резонанс 31

2.1.3.5. Рентгенография 31

2.1.3.6. Электронография 32

2.1.3.7. Трансмиссионная электронная микроскопия 33

2.1.4. Установка для нанесения плёнок Ленгмюра-Блоджетт 33

Глава 3. Планарные органико-неорганические наноструктуры на основе плёнок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих неорганические наночастицы 34

3.1. Моделирование процессов биоминерализации в катион-содержащих плёнках Ленгмюра-Блоджетт 34

3.1.1. Исследование взаимодействия катионов №2+и Fe3+ с монослоем стеариновой и арахиновой кислот 35

3.1.2. Формирования неорганических наночастиц в мультислоиных плёнках Ленгмюра-Блоджетт 37

3.1.3. Рентгенографическое исследование полученных наноструктур 37

3.1.4. Инфракрасная Фурье спектроскопия полученных наноструктур 39

3.1.5. Исследование полученных наноструктур методами атомно-силовый микроскопии 41

3.1.5.1. Никель - содержащие наноструктуры 41

3.1.5.2. Железо - содержащие наноструктуры 43

3.1.6. Исследования полученных наноструктур методами трансмиссионной электронной микроскопии 44

3.1.7. Исследование электронографическими методами полученных структур, содержащих оксид железа 44

Глава 4. Наночастицы и кластеры в супрамолекулярных наноструктурах на основе планарных комплексов ДНК 45

4.1. Формирование неорганических наночастиц в мультислоиных комплексах ДНК/амфифильный поликатион 45

4.1.1. Формирование неорганических наночастиц оксида железа в мультислоиных комплексах ДНК/амфифильный поликатион 47

4.1.2. Формирование неорганических наночастиц CdS в мультислойных комплексах ДНК/амфифильный поликатион 47

4.1.3. Исследование полученных наноструктур методами АСМ 48

4.1.4. Исследование полученных наноструктур методами ТЕМ 48

4.2. Комплексы ДНК/амфифильный поликатион, содержащие наночастицы сульфида кадмия 49

4.2.1. Исследование полученных наноструктур методами ТЕМ 49

Глава 5. Молекулярные металл-органические кластеры в планарных полимерных монослоях амфифильного полиэлектролита 50

5.1. Формирование полимерных монослоёв, содержащих молекулярные металл-органические кластеры 51

5.1.1. Полимерные монослои, содержащие кластеры Pt3 51

5.1.2. Полимерные монослои, содержащие кластеры Аііюі 52

5.2. Исследование структуры и физико-химических свойств полимерных монослоёв, содержащих молекулярные металл-органические кластеры 53

5.2.1. Полимерные монослои, содержащие кластеры Pt3 53

5.2.2. Полимерные монослои, содержащие кластеры Аиюі 53

Выводы 54

Список сокращений 56

Список литературы 56

Введение к работе

Важной проблемой современной биофизики является исследование физико-химических механизмов процессов структурообразования в биологических системах, а также связи структуры, физико-химических свойств и механизмов функционирования молекулярных и надмолекулярных биологических структур различных уровней организации. Биологические системы характеризуются высокой эффективностью функционирования организованных молекулярных и надмолекулярных структур, а также проявлением эффектов самосборки, самоорганизации и самовоспроизведения. Использование таких принципов организации и функционирования биосистем является актуальным и перспективным для разработки эффективных подходов к созданию новых функциональных наноструктурированных материалов, разработке наноразмерных устройств и нанотехнологических процессов.

Неорганические наночастицы и композитные наноструктурированные материалы являются объектом растущего интереса для фундаментальной и прикладной науки, поскольку с уменьшением характерных размеров их структурных единиц до наноуровня зачастую происходят существенные изменения свойств материалов и возникают новые свойства, обусловленные квантово-размерными эффектами и возрастающей ролью поверхностных атомов и взаимодействий. Так, например, с уменьшением размера полупроводниковых наночастиц (например, CdS, CdSe и др.) увеличивается запрещённая зона и, соответственно, оптический спектр поглощения и люминесценции сдвигается в коротковолновую область. Наблюдаемые в ряде наносистем при комнатной температуре процессы одноэлектронного туннелирования представляют большой интерес и важность для разработки новых наноэлектронных устройств для информационных технологий, а также для выяснения механизмов процессов электронного транспорта в биологических мембранах.

Влияние внешних полей на синтез анизотропных наноструктур

Металлические и металлосодержащие наночастицы часто обладают собственным магнитным дипольным моментом и/или электрическим дипольным моментом, возникающим в результате поляризации проводящих частиц во внешнем электрическим поле. Несферический анизотропный характер диполь-дипольных взаимодействий приводит к появлению определенных стабильных энергетически предпочтительных конфигураций пространственного расположения дипольных коллоидных частиц — цепей, колец и пр. В присутствии достаточно сильного внешнего поля дипольные моменты частиц ориентированы вдоль силовых линий поля. Когда энергия диполь-дипольных взаимодействий превышает энергию разупорядочивающего теплового хаотического движения, существенно-анизотропные взаимодействия между параллельно ориентированными дипольными моментами коллоидных частиц вызывают быструю (миллисекундную) агрегацию частиц с образованием одномерных цепочек, параллельных силовым линиям приложенного поля. С течением времени цепочки могут медленно агрегировать, в результате чего образуются "колонны" — более толстые компактные цилиндры из сросшихся наночастиц, ориентированные Е направлении приложенного поля. Проявление межчастичных диполь-дипольных взаимодействий в коллоидных системах, помещенных во внешни» магнитные поля, хорошо известно и используется в электрореологических [41 и магнитных [65] жидкостях.

Эксперименты по выстраиванию проводящих ферромагнитных частиц помощью магнитного поля используются для создания анизотропш проводящих материалов [51, 52]. Описаны также эксперименты, ког; приложенное электрическое поле индуцировало поляризацию трубчатых полимерообразных мицелл лецитина, что приводило к выстраиванию мицелл вдоль силовых линий поля с их последующим срастанием и образованием цилиндрических мицелл с большими размерами [111]. Приложенные одновременно параллельные магнитное и электрическое поля усиливают роль анизотропных взаимодействий между коллоидными магнитными проводящими частицами и, как следствие, синергетически увеличивают анизотропию и максимальное значение скорости реакции срастания дипольных частиц и стимулируют анизотропный рост магнитных проводящих частиц. Подобные синергетические эффекты используется в магнитоэлектрореологических жидкостях [32, 107].

Исследования влияния внешних магнитных полей, изменения направления силовых линий на упорядочение квазидвумерных коллоидных магнитных систем, содержащих наночастицы, показали, что эффективные дипольные взаимодействия между частицами могут иметь характер притяжения или отталкивания в зависимости от ориентации внешнего поля по отношению к плоскости магнитного слоя [114].

В литературе также описаны эффекты влияния приложенных полей на форму синтезируемых ферромагнитных частиц [16, 17]. Так в одной из работ путем разложения с помощью ультразвука молекул ПКЖ в объемной фазе раствора декалина в атмосферной среде во внешнем однородном магнитном поле (7 кГс) были получены аморфные частицы Fe203. Около 20-30% от общего количества частиц имели анизотропную вытянутую форму ( 50 нм в длину и 5 нм в ширину). При этом в отсутствие магнитного поля были получены только изотропные частицы со средним размером 25 нм [97] Характерным свойство коллоидных систем, содержащих наночастицы, обладающие дипольным моментом, является анизотропный характер градиента трансляционной диффузии в присутствии внешнего поля. Так, например, в магнитных жидкостях, которые представляют собой системы стабилизированных однодоменных магнитных коллоидных частиц, трансляционная диффузия частиц в направлении внешнего поля, ускоряется, в то время как диффузия в перпендикулярном направлении замедляется [8]. В результате скорость диффузионно-контролируемых реакций с участием этих частиц, и, в частности, процессов агрегации частиц, должна быть анизотропной и усиливаться в направлении силовых линий приложенного поля. Таким образом, внешние магнитное и электрическое поля могут использоваться в качестве универсального бесконтактного инструмента для управления морфологией дипольных наночастиц через влияние на-межчастичные взаимодействия и процессы роста наночастиц.

Методика нанесения плёнок Ленгмюра-Блоджетт на твердые подложки

Для получения монослоя поверхностно-активное вещество растворяется в легколетучем растворителе, например, в хлороформе, и его по каплям наносят на поверхность специально очищенной воды. Раствор растекается по поверхности воды, затем растворитель улетучивается. Оставшееся поверхностно-активное вещество поджимается плавучим барьером до получения сплошной пленки. После этого осуществляют последовательный перенос на твердую подложку одного монослоя за другим. Для этого твердая подложка медленно опускается или поднимается сквозь поверхность монослоя. При этом поверхностное давление монослоя поддерживается постоянным с помощью подвижного барьера и специального следящего устройства. Значения поверхностного давления, при которых возможно перенесение монослоя с поверхности водной субфазы на подложку, обычно лежат в диапазонах, соответствующих фазовому состоянию монослоя "сжатая жидкость" или "твердое тело". Рисунок 3 иллюстрирует процесс наращивания слоев в пленках Ленгмюра-Блоджетт. Рисунок За, б иллюстрируют погружение обработанной гидрофобной подложки через монослой на поверхность воды. При последующем движении подложки вверх наносится второй слой (Рисунок Зв). Следующее погружение сопровождается нанесением третьего слоя (Рисунок Зг) и т.д. Таким образом, монослои непрерывно и последовательно укладываются друг на друга на поверхности подложки при ее многократном погружении и подъеме из воды. Очевидно, что, когда гидрофобная подложка вынута из воды, пленка на ее поверхности содержит только чётное число слоев.

Когда подложка погружается в воду через находящийся на ее поверхности монослой поверхностно-активного вещества, то искривленная поверхность жидкости в области ее контакта с твердой поверхностью набегает на поверхность подложки. Образуется «набегающий» контактный угол. Когда пластина извлекается из воды, точно так же образуется «отступающий» контактный угол. Когда пластина входит в воду, а набегающий угол тупой, то поверхность воды загибается вниз к твердой поверхности таким образом, что при нанесении на нее молекул обращенные вверх метальные группы поворачиваются к твердой поверхности (Рисунок 36). Поскольку адгезия нейтральных метальных групп к твердой поверхности относительно слаба, подложку при нанесении монослоя следует опускать достаточно медленно, иначе нанесение может не произойти, что и наблюдается на практике. Отсюда ясно, что если набегающий угол острый, то молекулы в монослое будут ориентированными метальными группами в сторону от твердой поверхности, поэтому при погружении подложки в воду монослой наноситься не будет. Таким образом, монослой на пластину при первом погружении в воду можно нанести только тогда, когда поверхности приданы достаточно высокие гидрофобные свойства, обеспечивающие большой контактный угол. Поэтому и не происходит нанесения монослоя при первом погружении обычной стеклянной пластинки, которая смачивается водой (малый контактный угол).

Когда пластина извлекается из воды, а отступающий угол острый, поверхность воды загибается вверх к подложке. При этом расположенные внизу монослоя полярные группы поворачиваются к твердой поверхности, и молекулы переносятся на твердое тело. Молекулы воды, находящиеся между карбоксильными группами монослоя и твердой поверхностью, медленно выдавливаются из-за сильного сродства между полярными группами и поверхностью подложки. Таким образом, в этом случае молекулы переносятся на твердую поверхность, будучи повернутыми к ней своими полярными группами, а поверхность полученного монослоя будет состоять из метильных групп (Рисунок Зв). Когда отступающий угол тупой, полярные группы молекул повернуты от поверхности подложки, и поэтому при подъеме пластины из воды монослой на ее поверхность не наносится. Таким образом, монослой можно нанести на гидрофильную твердую поверхность (подобную поверхности обычной стеклянной пластинки), т. е. смачиваемую водой и потому характеризующуюся малым контактным углом при ее извлечении из водной субфазы. Отсюда следует, что если подложку поднимать быстро, то не происходит эффективного выдавливания молекул воды, находящихся между монослоем и твердой поверхностью, и, как наблюдается в эксперименте, монослой не переносится. Из вышесказанного следует, что если и набегающий, и отступающий углы тупые, то нанесение происходит только при погружении подложки. Когда набегающий угол тупой, а отступающий - острый, нанесение, очевидно, будет происходить как при погружении, так и при извлечении подложки через поверхность воды. Когда и набегающий, и отступающий углы острые, процесс нанесения происходит лишь при извлечении подложки из воды через монослой на ее поверхности. Единственной оставшейся возможной комбинацией контактных углов является случай, когда набегающий угол острый, а отступающий тупой. При этом нанесение вообще не происходит ни при погружении, ни при извлечении подложки из воды через монослой на ее поверхности.

Формирования неорганических наночастиц в мультислоиных плёнках Ленгмюра-Блоджетт

Рентгендифракционный анализ был проведён на модернизированном дифрактометре "Rigaku D/max-RC": длина волны излучения Си Ка ЛИНИИ 1,5405 А, максимальная мощность источника излучения 12 кВт. Исследовались плёнки никелевых жирнокислотных солей. Структурные характеристики исследуемых образцов вычислялись непосредственно из брегговских рефлексов на дифрактограммах. Рентгендифракционный анализ в 6-2Э геометрии всех подготовленных образцов в области углов от 20 до 100 градусов показал отсутствие Брегговских рефлексов, относящихся к объёмным никелевым или оксидоникелевым образованиям. В меньшей же области углов была выявлена хорошо разрешимая периодическая слоистая структура смешанной ЛБ плёнки Y-типа (см. Рисунок 9). Кривая 1 на рисунке представляет собой дифрактограмму 20— слойной ЛБ плёнки из стеариновой кислоты, записанную для контроля происходящих изменений в смешанной плёнке относительно пленки, не содержащей никель. Для контрольного образца 1 (кривая 2) были получены повторяющиеся межплоскостные расстояния в 4,97 нм, характерные для ЛБ плёнок Y-типа стеаратов двухвалентных металлов [35]. Ширина основных пиков на полувысоте равнялась 0,25. Отсюда используя формулу Шеррера [38] можно оценить длину когерентности. Она оказалась равной 40 нм. Подавленные пики на 2,35, относящиеся к межплоскостным расстояниям в 4 нм и неразрешённые уширенные пики, вероятно, обусловлены ионизированной стеариновой кислотой. Кривые 3 и 4 (Рисунок 9) отображают дифрактограммы от образцов 2 и 3, обработанных борогидридом натрия. Видно, что упорядоченная ламеллярная структура осталась неразрушенной в результате восстановлениея ионов никеля. Узкие дифракционные пики разных порядков хорошо видны в области 1-10. Из сравнительного анализа дифрактограмм 1,2 и 3 следует, что процесс восстановления никеля вызывает типичные изменения в структуре плёнки. ЛБ плёнка с восстановленным никелем состоит из двух типов ламеллярных доменов с межплоскостными расстояниями в 4,95 нм и 4,1 нм. Длина когерентности соответственно этим расстояниям и номерам образцов 2 и 3 получена равной 55,5 нм и 67,1 нм и отражает упорядоченную структуру, соответствующую плёнке после обработки борогидридом натрия.

Это означает, что рост плоских никелевых наночастиц может играть роль упорядочивающего фактора (особенно в отношении образца 2), и полная ионизация молекул стеариновой кислоты в образце 3 ещё более улучшает структуру плёнки. Рефлексы, относящиеся к межплоскостным расстояниям в 4,95 нм и 4,1 нм, имеют интенсивность одного порядка. Рефлексы дифрактограмм 2 и 3 имеют асимметричную форму и уширены в сторону больших углов, что может быть вызвано единообразным искажением структуры плёнки из-за присутствия плоских никельсодержащих рентгеноаморфных нанокластеров, обладающих симметрией ближнего порядка. Количественные результаты рентгендифракционного анализа структуры плёнок также приведены в таблицах - Таблица 1, Таблица 2, Таблица 3. 3.1.4. Инфракрасная Фурье спектроскопия полученных наноструктур Для проведения Фурье-спектрометрического анализа был задействован ИК спектрометр PU9800 Philips. Использовалось диффузионное отражающее устройство для исключения интерференции от двух граней кремниевой подложки. Спектры были сняты в диапазоне от 1000 до 4000 см 1 для образцов на кремниевых подложках. Окончательные спектры были получены после вычитания сигнала от кремниевых подложек. Исследовались плёнки никелевых жирнокислотных солей. Фурье спектрометрический анализ был осуществлён с целью выявления отличий в структуре контрольного образца стеарата никеля и образца, обработанного борогидридом натрия, с целью получения информации о степени диссоциации карбоксильных групп жирной кислоты. Фурье спектроскопия зарекомендовала себя как эффективный способ изучения такого рода объектов, поскольку связи СООН групп и ионизированных карбоксильных групп поглощают электромагнитное излучение в области инфракрасных частот [102]. На рисунке (см. Рисунок 10), кривая 3 представлен спектр, полученный для 20— слойной ленгмюровской плёнки стеариновой кислоты и для 40- слойной ленгмюровской плёнки стеарата никеля, обе на кремниевых подложках. Строго асимметричные (2917 см"1) и строго симметричные (2849 см 1) продольные колебания СНг групп, а также асимметричные продольные колебания СНз групп (2954 см"1) позволяют утверждать, что углеводородные цепи жирной кислоты ориентированы перпендикулярно плоскости подложки. Отсутствие заметных вибраций, колебаний и кручения вокруг последовательных связей метилена (-СН2-) в трансконформации при параллельности дипольного момента перехода Z-образной оси молекулы[117, 118] в диапазоне от 1180 см"1 до 1360 см"1 также подтверждают ортогональную подложке ориентацию молекул в смешанной плёнке. Величина ширины на полувысоте пиков, относящихся к СН2 группам, равна примерно 20 см"1 и указывает на трансконформацию алкильных цепей жирных молекул и плотную упаковку их в ЛБ плёнке [72, 108].

Двойная связь, относящаяся к С=0 в СООН группе, проявляет себя в сигнале на 1703 см"1 и появляется в спектрах 1,2 и 3. Эта частота соответствует колебаниям С=0 карбоксильных групп кислот, образующих кольцевой димер с выше упомянутыми корбоксильными группами, связанными водородными связями [132]. Такая колебательная мода была описана для арахидоновой [53] и стеариновой [62] кислот в мультислойных ЛБ плёнках. Когда происходит ионизация карбоксильной группы до СОО" появляются сигналы при 1550 см"1 и 1433 см"1, относящиеся к асимметричным и симметричным продольным колебаниям в группе при соответственном убывания сигнала от двойной связи С=0. Таким образом, соотношения соли и кислоты в нанесённых плёнках могут быть количественно установлены путём сравнения интенсивностеи пиков на 1703 см 1 с интенсивностями пиков на 1467 см"1 от боковых колебаний С-Н или от асимметричных продольных колебаний СН2 [53]. Такие оценки дали концентрацию стеарата никеля в контрольном образце порядка 50 % (кривая 2). Кривая 3 (Рисунок 10) показывает спектр, полученный от образца, обработанного в течение двух часов при комнатной температуре раствором борогидрида натрия (1x10" М, рН=6,5). Можно заметить рост пика 1703 см" что означает превращение стеарата никеля в протонированную форму пр восстановлении ионов Ni44". Присутствие продольной колебательной мод СОО" групп на спектральной кривой 3 говорит о неполном их протонированш после проведённой обработки.

Комплексы ДНК/амфифильный поликатион, содержащие наночастицы сульфида кадмия

Изображения неорганических наночастиц и наноструктур были получены методом ТЭМ с использованием микроскопа Jeol JEM-100В. Нами также были получены линейные наноструктуры оксида железа и CdS диаметром около 5нм (Рисунок 19 в, г, соответственно), образующиеся в результате агрегации и роста линейно-упорядоченных наночастиц в полимерных комплексах в условиях длительной инкубации. Разработанный подход демонстрирует возможности формирования организованных квази-одномерных неорганических наноструктур в упорядоченной органической матрице - планарных комплексах ДНК. Полученные результаты указывают на важную роль структурной организации полимерной системы, в которой происходит синтез неорганической нано-фазы, в обеспечении формирования организованных ансамблей неорганических наночастиц. Для создания наноэлектронных устройств, как, впрочем, и для других нанотехнологических разработок необходимы высокоорганизованные наноструктуры с контролируемым составом и пространственной организацией нано-компонентов с необходимой точностью, которая может составлять от десятков нанометров до долей ангстрема. Принципиально-важной проблемой, возникающей при разработке эффективных методов создания функциональных наноструктур, является проблема воспроизводимого и параллельного получения организованных наноструктур, характеризующихся высокой стабильностью, необходимой функциональностью и упорядоченной структурой. Полимерные молекулы, в том числе биополимеры, обладают рядом практически-важных свойств, которые делают их перспективными для использования в нанотехнологических разработках. Проблема формирования оранизованных полимерных наноструктур является одной из важнейших фундаментальных научных проблем, связанных с пониманием механизмов и принципов структурной организации молекул биополимеров (белков, нуклеиновых кислот и т.д.). Решение этой проблемы откроет возможности для широлкого использования природных и синтетических полимеров в нанотехнологических разработках. Рисунок 23 иллюстрирует разработанный нами новый подход к формированию организованных планарных полимерных нанокомпозитных структур. Подход включает формирование смешанного ленгмюровского монослоя водонерастворимого амфифильного полиэлектролита на поверхности водной фазы, представляющего собой организованную монослойную полимерную матрицу, содержащую различные функциональные нано-компоненты - молекулы, наночастицы, кластеры и т.д. Этот подход был использован нами для формирования упорядоченных, стабильных, монослойных нанокомпозитных полимерных структур, содержащих молекулярные МО кластеры. В качестве амфифильного полиэлектролита в данном подходе нами использовались алкилированные производные поливинилпиридина, в частности ПВП-20. Фактором, обуславливающим упорядоченную организацию молекул ПВП-20 в таком монослое, является электростатическое взаимодействие одноимённо заряженных звеньев в молекуле и электростатическое отталкивание заряженных линейных молекул поликатиона друг от друга.

Организованная полимерная матрица в свою очередь является фактором формирования квази-одномерных структур МО кластеров. Предметом исследований были полимерные Ленгмюровские монослои амфифильного поликатиона поли-4-винилпиридина с 20% или 40% цетилпиридиниевых групп (ПВП-20, ПВП-40), включающих в себя металл-органические кластеры Р15(СО)б[Р(СбН5)3]4 (далее Pt5) и Аиіоі[Р(СбН5)з]2іС15 (далее Auioi). Исследования монослоёв ПВП-20, содержащих кластеры Pt5, проводились при помощи вышеописанной установки для получения Ленгмюровских монослоёв и мультислойных плёнок Ленгмюра-Блоджетт. Нами были исследованы смешанные монослои полимера ПВП-20 и МО кластеров Pts, а также монослои только Pts и только полимера ПВП. Изотермы сжатия гомогенных Ленгмюровских монослоёв амфифильного поликатиона и кластеров представлены на рисунке (Рисунок 25, кривые 1 и 2, соответственно). Изотерма сжатия смешанного ленгмюровского монослоя PVP-20/Pt5 со стехиометрическим соотношением мономержластер 3:1, соответствущая кривой 3 на рисунке (см. Рисунок 25), проходит в непосредственной близости от кривой 1. Количественные оценки площади монослоя, приходящейся на один мономер амфифильного поликатиона в смешанном монослое, указывает на то, что площадь смешанного поджатого (Р 20мН/м) мослоя превышает площадь гомогенного монослоя, образованного тем же количеством молекул чистого амфифильного поликатона, на величину, соответствующую площади, занимаемой на поверхности тем количеством кластеров Pt5, которое содержится в смешанном монослое. Данный результат указывает на встраивание МО кластеров в монослой ПВП-20 и их монослойную организацию.

Похожие диссертации на Неорганические наноструктуры в организованных молекулярных и био-молекулярных системах на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт