Введение к работе
Актуальность работы.
Актуальность данной работы определяется несколькими причинами. Во-первых, развитие современных технологий основывается на знании физико-химических свойств используемых соединений и закономерностей их изменения в процессе эксплуатации. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса является одним из ключевых методов определения физико-химических свойств различных соединений. Сведения, получаемые методами ЭПР, позволяют извлекать информацию о структуре, подвижности, химических и магнитных взаимодействиях в исследуемых системах. Современное развитие науки, достижения в инструментарии и программном обеспечении стимулируют разработку новых методик, повышающих информативность метода и расширяющих область его применения. Во- вторых, актуальность исследования самоассоциирующихся и фуллерен- содержащих полимерных систем обусловлена новизной этого класса полимерных материалов с необычными физико-химическими свойствами, интересными для решения практически важных задач. При этом важно не только целенаправленное получение полимерных систем соответствующего строения, но и прогнозируемость их поведения при изменении внешних условий.
Цель работы - создание новых радиоспектроскопических методов контроля физико-химических свойств макромолекулярных соединений и их применение для решения фундаментальных и прикладных задач. Основные задачи работы: - Разработка новых радиоспектроскопических методов контроля физико-химических свойств макромолекулярных соединений; разработка приемов регистрации, метрологического обеспечения экспериментов и способов анализа спектров; выявление и экспериментальное подтверждение преимуществ разработанных методов при изучении макромолекулярных систем;
- Определение закономерностей пространственного распределения активных центров, ведущих процессы термо- и фотоокислительной деструкции массивных неоднородных полимерных образцов; установление зависимости функции распределения активных центров от кинетических параметров окисления полимеров; определение закономерностей изменения структурных свойств различных областей полимера при термо- и фотоокислении полимеров;
Определение закономерностей молекулярной динамики и организации мицеллярных и полимерных самоассоциирующих систем; установление влияния внешних условий (температуры, природы и состава растворителей и т.д.) на их строение и свойства;
Определение закономерностей влияния механических факторов на кинетику химических процессов, протекающих в твердых телах непосредственно в процессе сдвиговой деформации под высоким давлением, и возможности их контроля с помощью ЭПР спектроскопии.
Научная новизна. Разработана новая ЭПР-спектроскопическая и ЭПР- томографическая технология анализа структурно-физических и физико- химических превращений самоорганизующихся нанохимических и полимерных систем.
Среди результатов, полученных в работе впервые, наиболее существенными являются следующие:
Определены закономерности пространственного распределения активных центров, ведущих процессы термо- и фотоокислительной деструкции массивных неоднородных полимерных образцов; установлена зависимость функции распределения активных центров от кинетических параметров окисления полимеров; показаны закономерности изменения структурных свойств различных областей полимера при термо- и фотоокислении полимеров.
Установлены закономерности молекулярной динамики и организации новых мицеллярных и полимерных самоассоциирующихся систем; определено влияние внешних факторов (температура, природа и состав растворителя) на их строение и свойства.
Обобщены результаты исследования влияния механических факторов на кинетику химических процессов, протекающих в твердых телах непосредственно в процессе сдвиговой деформации под высоким давлением и показана возможность контроля химических и структурных превращений с помощью ЭПР спектроскопии.
Научно-практическая значимость работы состоит в том, что развитые радиоспектроскопические методы расширяют информативность и области применения метода ЭПР и могут быть использованы для выбора условий эксплуатации полимерных материалов, при производстве строительных материалов, подборе оптимальных режимов твердофазного синтеза соединений.
Полученные результаты исследования полимерных самоассоциирующихся систем представляют самостоятельный практический интерес и могут быть использованы для осуществления целенаправленного транспорта лекарств в организме, получения металлических наночастиц, удаления токсических веществ из водных сред и др.
Личный вклад автора. Автору принадлежит главная роль в формировании направления исследования, постановки конкретных задач, планировании и проведения ключевых экспериментов, обобщении и литературного оформления полученных результатов.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на международных и всероссийских конференциях, в том числе: на Международной конференции по старению материалов (Oxford, Великобритания, 1999 г.), на Международных конференциях Американского химического общества (Washington, США, 2000 г. и Chicago, США, 2001 г.), на 2-й Международной конференции по модификации, старению и стабилизации полимеров (MoDeSt 2002, Budapest, Венгрия, 2002 г.), на Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2003 г.), на 27-м Международном симпозиуме ЭПР общества (Denver, США, 2004 г.), на 16-м и 20-м Всероссийских симпозиумах «Современная химическая физика» (Туапсе, 2004 и 2008 гг.), на 40-м симпозиуме IUPAC по макромолекулам (Paris, Франция, 2004 г.), на Международной конференции «Современные достижения в магнитном резонансе» (Казань, 2005 г.), на 4-й и 5-й Международной конференции по нитроксильным радикалам (SPIN-2005, Новосибирск и SPIN-2008, Ancona, Италия), на 10-м и 11-м Международном симпозиуме «Electron Magnetic Resonance of Disordered Systems» (Sofia-Boyana, Болгария 2007 и 2009 гг.), на 7-й Международной конференции имени В.В. Воеводского по физике и химии элементарных химических процессов (Черноголовка, 2007 г.), на 6-м Международном симпозиуме по молекулярному порядку и подвижности в полимерных системах (Санкт-Петербург, 2008 г.), на 8-й Международной конференции по современным полимерам и молекулярной инженерии (ARME 2009, Dresden, Германия, 2009 г.), на 5-й Всероссийской Каргинской конференции (Полимеры-2010, Москва, 2010 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 55 научных работ, из них 4 - обзорные авторские главы в монографиях, 31 - оригинальные статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях и 20 - тезиса докладов на отечественных и зарубежных конференциях. Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, содержащих изложение результатов и их обсуждение, выводов и списка цитируемой литературы из 290 ссылок. Диссертация изложена на 265 страницах машинописного текста, содержит 102 рисунка и 18 таблиц.
