Введение к работе
Актуальность темы
Одной из проблем физики жидкокристаллического состояния ещества является изучение молекулярной подвижности и іежмолекулярньїх взаимодействий в термотропных и лиотропных :идких кристаллах (ЖК).
Анизотропия жидких кристаллов и особенности межмолекулярного заимодеиствия в этих средах приводят к существованию многообразных юрм теплового молекулярного движения - трансляционных, ращательных, а также коллективных коррелированных движений, арактерные времена которых могут отличаться на несколько порядков.
Для исследования различных форм молекулярных движений в
:идких кристаллах можно использовать ряд физических методов. Так,
ля изучения реориентационных движений молекул
:идкокристаллической среды весьма перспективным является метод оляризованной флуоресценции (ПФ). В связи с тем, что применение етода ПФ обычно связано с использованием флуоресцентных зондов, ольшой интерес представляет изучение собственной флуоресценции :идких кристаллов. Метод поляризованной собственной флуоресценции ыл использован в работе для исследования термотропных ЖК.
Многие биологические жидкости, представляющие собой сложные ногокомпонентные системы, проявляют жидкокристаллические эойства при растворении, т.е. относятся к лиотропньш ЖК. Для ункционирования биологических систем важное значение имеют ежмолекулярные взаимодействия и динамика белковых макромолекул, частности, представляется весьма актуальным изучение влияния солей зжелых металлов на поведение белковых макромолекул в растворе. Эти сследования проводились с помощью одного из наиболее нформативных методов - релеевского рассеяния света.
Цель работы
Целью работы являлось исследование молекулярной подвижности межмолекулярных взамодействий в жидкокристаллических средах с ;рмотропной и лиотропной мезофазами, в том числе:
1) исследование собственной флуоресценции ряда термотропных
идких кристаллов;
2) изучение возможности использования собственной
луоресценции для исследования характера молекулярной подвижности
в окрестности фазового перехода нематический ЖК - изотропная жидкость;
-
исследование с помощью метода релеевского рассеяния света поведения водных растворов белков при различных параметрах раствора;
-
изучение условий образования надмолекулярных структур и возможности перехода водных растворов- белков в жидкокристаллическую фазу при воздействии ионов тяжелых металлов .
Научная новизна работы
-
Впервые обнаружена собственная флуоресценция термотропных жидкокристаллических соединений с различными типами мезофазы. Получены спектры флуоресценции этих веществ, изучено температурное поведение параметра анизотропии флуоресценции, чувствительного к изменению структуры и ориентационного движения молекул в области фазового перехода в изотропное состояние. Измерены длительности свечения и рассчитаны времена молекулярной ориентационной корреляции. Полученные значения времени ориентационной корреляции для изотропной фазы близки по порядку величины к характерным временам, определенным с помощью методов радиоспектроскопии и бриллюэновского рассеяния света.
-
Впервые обнаружено возникновение надмолекулярных структур в лиотропных системах - растворах белков при наличии ионов тяжелых металлов. Выдвинуто предположение о том, что образование таких структур связано с диполь-дипольным взаимодействием макромолекул. Изучено влияние концентрации ионов в растворе и величины поверхностного заряда белковых молекул на массу возникающих макромолекулярных комплексов.
Практическая и научная ценность работы
Исследован широкий класс объектов, образующих жидкокристаллическую мезофазу. Результаты, полученные для термотропных ЖК, имеют важное значение для дальнейшего применения метода поляризованной флуоресценции к исследованию ЖК, т.к. позволяют оценить и учесть вклад собственной флуоресценции этих веществ. Исследования, проведенные с растворами биополимеров, имеют важное значение для экологии, т.к. позволяют понять молекулярные процессы, происходящие при воздействии соединений тяжелых металлов на биологические системы.
Положения, выносимые на зашиту
-
Впервые обнаружена собственная флуоресценция ряда термотропных жидкокристаллических соединений и определены ее важные характеристики.
-
Рассчитаны времена ориентационной корреляции молекул исследованных нематических ЖК в жидкокристаллической и изотропной фазах.
-
Впервые обнаружено возникновение надмолекулярных структур в водных растворах белков при наличии ионов тяжелых щелочных металлов.
-
Определены условия, при которых в водных растворах белков формируются надмолекулярные комплексы - кластеры.
Апробация работы
По теме диссертации автором были сделаны доклады: на Международной конференции по передовым лазерным технологиям ALT'92 (Москва, 1992 г.), на международной конференции "Межмолекулярные взаимодействия и конформации молекул" (Пущино, 1993 г.), на Седьмом международном рабочем совещании по нелинейным моделям биомембран и молекулярным структурам (Пущино, 1995 г.). Материалы диссертационной работы были частично включены в доклады на Международной конференции по лазерным методам в биологии и экологии (Крит, 1996 г.), на Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии" (Москва, 1997 г.), на Международной конференции по лазерным технологиям ALT-97 (Франция, 1997 г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, список которых приведен в автореферате, 2 статьи приняты в печать.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов и содержит 85 страниц текста, 19 рисунков, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 86 наименований.