Отзыв официального оппонента 2 (1103085)
Текст из файла
отзыв официального оппонента доктора физико-математических наук, профессора Демехнна Евгения Афанасьевича на диссертационную работу Мадуара Салима Рушдиевича «Ионные равновесия и течение жидкости в заряженных коллоидных системах», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 — Физика конденсированного состояния. Диссертационная работа С.Р.
Мадуара посвящена изучению ионных равновесий и двойного электрического слоя в коллоидных системах со сложной структурой поверхности. В последние годы бурно развиваются области микро- и нанофлюиднки, где важна разработка новых методов управления течением жидкости для решения таких технологических задач. Примером такого метода является инициирование электрокннетических течений вблизи неоднородных и/нли гидрофобных поверхностей.
Кроме того, существует большое число примеров синтетических и биологических систем, где поверхности избирательно проницаемы к ионам в растворе, их заряд неоднородно распределен и может быть латерально подвижным. Исследование показали, что такие поверхности могут обладать интересными электростатическими свойствами: в частности полупроницаемые капсулы с инкапсулированным полиэлектролитом могут отталкиваться, несмотря на малый поверхностный заряд. Предполагается, что ключевую роль при этом играют ионные равновесия, приводящие к перераспределению заряда вблизи подобных объектов.
В настоящий момент актуальной задачей является построение теоретической модели, позволяющей качественно и количественно предсказывать разнообразные свойства заряженных систем со сложной структурой поверхности. Целью данной работы было как раз установление связи физико-химических свойств поверхности с ионными равновесиями, ее электрокннетическими характеристиками и взаимодействием с другими объектами в растворе электролита. Автору работы удалось построить несколько моделей, которые объясняют наблюдающиеся в ряде областей экспериментальные данные, например, данные по электроосмотнческому течению жидкости вблизи гидрофобных поверхностей, данные по электрофорезу капель и пузырей, и данные по диффузиоосмотическому управлению коллоидными частицами. В работе выявлены новые эффекты, такие как даль нодействующее отталкивание нейтральных полупроницаемых поверхностей в растворе (поли)электролита или снижение электроосмотнческой подвижности с увеличением гндрофобности поверхности.
Результаты работы„несомненно, важны для понимания влияния ионных равновесий на свойства заряженных объектов в растворе электролита. Полный объем диссертации Мадуара С.Р. Составляет 128 страниц с 50 рисунками и 1 таблицей. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, благодарностей, списка сокращений, словаря терминов, списка литературы и приложения в четырех главах. Список литературы состоит из 169 наименований. Обзор литературы состоит из трех разделов и посвящен рассмотрению существующих теоретических и экспериментальных работ в области заряженных систем.
В первом разделе обзора рассмотрены теоретические представления о двойном электрическом слое, который формируется вблизи заряженных поверхностей. Основное внимание уделено средне-полевым континуальным моделям. Второй раздел обзора литературы посвящен общему анализу взаимодействия коллоидных объектов. Электростатические взаимодействия описаны более детально. Автор выявил факторы, которые особым образом влияют на электростатическое взаимодействие. Им проанализированы существующие работы, в которых исследуется влияние свойств поверхности на электростатические взаимодействие. В частности, рассмотрены работы с полупроницаемыми и неоднородными поверхностями. В разделе также обсуждаются и экспериментальные методы измерения поверхностных сил и другие имеющиеся данные о необычных ионных равновесиях в системах со сложной поверхностью. Последний раздел обзора посвящен электрокинетическим явлениям вблизи заряженных поверхностей.
В частности, подробно раскрыты электроосмотические течения, токи течения и диффузиоосмотические течения. Описаны экспериментальные методы измерения потенциала поверхности и других характеристик на основе данных явлений. В целом, автор подготовил полный обзор, который содержит достаточно информации для последующих глав. В последующих трех главах автор рассматривает решение нескольких важных исследовательских задач. Вторая глава посвящена анализу ионных равновесий в системах с полупроницаемыми мембранами и состоит из трех разделов.
В главе используются как численные методы решения средне-полевых уравнений, так и компьютерное моделирование методом молекулярной динамики. Кроме того, особо ценно то, что автору удалось вывести асимптотические решения нелинейных уравнений в ряде предельных случаев. В первом разделе изучено взаимодействие нейтральных полупроницаемых мембран. Автор выявил электростатический механизм отталкивания (нейтральных) мембран с помощью анализа ионных равновесий. В следующих разделах главы рассмотрены влияние заряда поверхности и неоднородности его распределения на электростатическое взаимодействие. Стоит отметить, что теоретические результаты главы хорошо согласуются с данными компьютерного моделирования.
Однако в данной главе не было явного сравнения результатов с экспериментальными данными для всех представленных систем. В третьей н четвертой главах диссертации описываются динамические явления: электроосмос и диффузиоосмос. В обеих главах продемонстрирована роль ионных равновесий на скорость и направление течения жидкости. В частности, рассмотрено влияние слоя адсорбированного заряда и гндрофобности поверхности на электроосмотическую подвижность.
В четвертой главе выдвинута гипотеза об инициируемом светом диффузиоосмотическом течении жидкости, которая была проверена многочисленными экспериментами. Результаты третьей и четвертой глав имеют большую важность для дизайна современных микрофлюндных устройств. Хотелось бы отдельно отметить следующие наиболее существенные и интересные результаты работы: 1) Показано, что, несмотря на сложность ионных равновесий вблизи мембран, последние могут быть описаны как непроницаемые поверхности с эффективным поверхностным зарядом. Представленные теоретические результаты позволяют вычислить эффективный заряд и силу взаимодействия, что важно для анализа экспериментальных данных атомно-силовой микроскопии, например, полиэлектролитных микрокапсул, везикул, клеточных мембран и др. 2) Показано, что ионные равновесия и состояние заряда (его поверхностная подвижность) существенно влияют на электрокннетический отклик поверхности или канала на градиенты внешних полей (электрических, концентрационных).
В частности, оказывается, что наличие гидрофобного проскальзывания не всегда приводит к увеличению электроосмотической подвижности жидкости. 3) Показано, что частицами можно управлять с помощью механизма диффузиоосмотического течения жидкости.
Данное направление заслуживают дальнейшего развития в последующих работах. Представленная к защите диссертационная работа С.Р. Мадуара представляет собой целостный и обдуманный труд, все разделы которого хорошо логически связаны. Все математические выкладки и расчеты описаны в тесте диссертации и в приложении.
Текст работы хорошо иллюстрирован рисунками, работа написана хорошим языком и содержит лишь небольшое количество опечаток. Тем не менее, по результатам исследований можно сделать несколько замечаний (что практически неизбежно при столь большом объеме работы): 1. Во второй главе диссертации рассматривается ряд задач с участием полупроницаемых мембран, но при этом не учтена структура полиэлектролита, длина его цепи и иные размерные эффекты. Проводится лишь средне-полевой анализ системы точечных ионов. 2. Далее, если полу прон ицаемые поверхности представляют собой полиэлектролитные капсулы, то может оказаться важным то, как именно полиэлектролитная молекула взаимодействует с поверхностью капсулы. Но, так как применялась точечная модель, то такого рода детали не учтены н очень мало комментариев по этому поводу.
3. Если же говорить о полупроницаемых поверхностях как о биологических мембранах, то приведенная модель не учитывает, что в реальных клеточных мембранах существуют ионные каналы. Их наличие существенно влияет на свойства мембран и обмен ионами между компартментами. Автор не совсем четко разграничил область применимости приведенной модели мембран. 4.
Во втором разделе второй главы отсутствуют исследования неустойчивостей, которые могут возникнуть при приложении электрических полей к мембранному каналу. О таких явлениях мало говорится в тексте диссертации. 5. В этом же разделе не учтен тот факт, что заряженные мембраны могут изменять свою форму вследствие электростатических сил. 6. В третьем разделе второй главы линеаризованная теория Пуассона-Больцмана не вполне верно предсказывает спад расклинивающего с расстоянием, которое получено в симуляции. Имело бы смысл сделать оценки или расчеты давления в рамках нелинейной модели для более корректного описания неоднородно заряженных поверхностей.
7. В третьей главе рассматривается электроосмос вблизи границы жндкость-газ и жидкость!гидрофобное тело. Вообще говоря, поверхность жидкость-газ является свободной и на ней должны быть записаны более общие граничные условия, где будут также учтены эффекты поверхностного натяжения. Однако отмечу, что данные замечания не уменьшают значимости работы и являются скорее пожеланиями на будущее, которые сделали бы ее еще лучше. Основные результаты диссертационной работы С.Р. Мадуара опубликованы в пяти рецензируемых научных изданиях, нндексируемых в базах данных ФеЬ оГ Бс1епсе и Ясорвз (в том числе, одна статья в РЬуз.
Кеч. 1.ей. и одна в Бс1. Кер.). Работа представлена Я, Демйхин Евгений Афанасьевич, даю согласие на включение своих персональных данных в документы, связанные с работой диссертационного совета и их дальнейшую обработку. Официальный оппонент: профессор кафедры математики и информатики Краснодарского филиала ФГОБУ ВО «Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации», 350051, г.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
