Решеточные модели лиотропного жидкокристаллического упорядочения (1104577)
Текст из файла
На правах рукописиЕльникова Лилия ВячеславовнаРЕШЕТОЧНЫЕ МОДЕЛИ ЛИОТРОПНОГОЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО УПОРЯДОЧЕНИЯСпециальность 01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 2006Работа выполнена в Московском Инженерно-Физическом Институте(Государственном Университете)Научный руководитель:-доктор физико-математических наук,профессор Быковский Юрий АлексеевичОфициальные оппоненты:-доктор физико-математических наукДмитриенко Владимир Евгеньевич,-кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудникЕмельяненко Александр ВячеславовичВедущая организация:Защита состоитсядиссертационногоУниверситете им.Ленинские Горы,ЮФА.Российский Университет Дружбы Народов___ ноября 2006 года в ____ часов на заседаниисовета Д.501.002.01 в Московском ГосударственномМ.В. Ломоносова по адресу: 119992 ГПС-2, Москва,МГУ им.
М.В. Ломоносова, физический факультет,С диссертацией можно ознакомитьсяфакультета МГУ им. М.В. Ломоносова.вбиблиотекефизическогоАвтореферат разослан 25 сентября 2006.Ученый секретарьдиссертационного совета Д.501.002.01кандидат физико-математических наук4Т.В. ЛаптинскаяОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИДиссертацияпосвященатеоретическомуизучениюкритическихявлений в лиотропных жидких кристаллах и агрегатах с помощьюрешеточных моделей и их численного решения. В основу положенысовременные экспериментальные результаты по лиотропным переходам внекоторых системах различных классов, не имеющие законченнойинтерпретации.Лиотропные жидкие кристаллы (ЛЖК) - это системы из двух и болеекомпонентов,поверхностно-активныхвеществирастворителя,проявляющие полиморфизм при изменении концентрации (в отличие оттермотропных жидких кристаллов (ТЖК), однокомпонентных систем, вкоторых фазовые переходы индуцированы изменением температуры).
Вотличие от ТЖК, ЛЖК способны образовывать надмолекулярныеструктуры, или термодинамически устойчивые агрегаты, предшествующиелиотропным ЖК фазам.Актуальность проблемы исследованияЛЖК фазы и агрегаты являются основными строительными блокамиразличных биологических структур (клеточных мембран, хлоропластов,миелиновых оболочек нейронов и пр.). Процессы их самосборкипродолжаютинтенсивноизучатьсядонастоящеговремени,стимулируемые совершенствованием методов физического эксперимента.Коллективные взаимодействия амфифильных молекул в растворах играютважную роль в образовании высокомолекулярных соединений в составеживых организмов: белков, полисахаридов и пр., в настоящее времяуспешно проводится синтез их новых представителей, ЛЖК структур, иисследование их мезоморфных свойств.5На сегодняшний день особенно остро ощущаются проблемы экологиии мониторинга окружающей среды, безопасности общества.
Жидкиекристаллы эффективны в измерениях концентрации практически любыхсред, поскольку они обладают предельно высокой чувствительностьювблизи границ фазовых переходов. С этой позиции возможностилиотропныхжидкихкристалловещенедостаточноглубоконеисследованы. Весьма существенным является факт, что фазовые переходы,индуцированные изменением концентрации, позволяют обнаруживатьсодержаниеврастворахорганическихпримесей,втомчисле,наркотических препаратов и других химических соединений.В качестве одной из технических реализаций этой возможностиявляются волоконно-оптические датчики (ВОД) с жидкими кристаллами, втом числе зонды и биохимические датчики концентрации на основе ЛЖК,это техническое направление сформировалось 80 гг. прошлого столетия.Масштабы внедрения ВОД концентрации растворов в медицинской иэкологической диагностике оказались значительными благодаря их низкойстоимости и высоким эксплуатационным показателям.Необходимость оценок возможностей практического примененияЛЖК систем требует от теории большей предсказательной силы.Самоорганизация материи, подобная лиотропным многокомпонентнымсистемам, не наблюдается и не рассматривается в свете проблемтермотропногомезоморфизма,развитиеэкспериментальныхитеоретических методов изучения термотропных и лиотропных ЖКисторически происходило независимо друг от друга [a1] - [a2].
В отличиеот теории ТЖК, для лиотропных ЖК из-за сложности параметра порядканеобходимо расширить аппарат теории применением статистических итопологических методов, теоретико-группового анализа [а3].В рамках феноменологической теории Ландау были обнаруженыаналогии и общие закономерности в морфологии ЛЖК, по симметрийным6признакампроявляющиесявявленияхсверхпроводимости,сверхтекучести, физики ферромагнетиков и полимеров. Так, например, втеориилиотропныхмембран[а3-a6],вописанияхмезоморфизмаотдельных неорганических ЛЖК нематиков [а7] применяется аппараттопологических дефектов, но в целом, возможности топологическихметодов в теории ЛЖК недостаточно реализованы.Многие фундаментальные проблемы естествознания взаимосвязаны ссамоорганизацией лиотропных ЖК систем, а наука о ЛЖК носитмеждисциплинарный характер, смежный с проблемами химии, биофизики,топологии, кибернетики и других областей знания.Целью работы является 1.
Разработка модели и методов расчетатермодинамических и структурных параметров фазовых переходов в ЛЖК– системах c неионными сурфактантами, наблюдаемых на эксперименте: а)для объяснения увеличения периода повторяемости ламеллярной везикулысистемыдимиристоилфосфатидил-холин/моноэфироктаэтиленгликоль/вода(DMPC/C12E8/H2O),б)длядодецилобъяснениялиотропных переходов между ламеллярными и сетчатыми фазамисимметрии R m в системах полиоксиэтилированных соединений типаCmEOn/2H2Oприпонижениитемпературы.2.Построениемоделиобразования поверхностных доменов в замкнутых липидных везикулахсистемы 1,2- дипальмитоил-фосфатидилхолин/1,2- дилауроилфосфатидилхолин/холестерол(DPPC/DLPC/холестерол)иисследованиезакономерностей их эволюции.
3. Оценка применимости различныхмоделейлиомезоморфизмадинамических процессовнапримереопределенияпараметровв псевдочетверной системе вода/ масло/сурфактант/ косурфактант (вода/ додецилсульфат натрия/ толуол/ бутанол)в их лиотропных переходах. 4. Анализ возможностей практическогоприменения лиотропных систем, в частности, в волоконно-оптических7датчиках концентрации для биомедицинских и экологических задач.Основные положения и результаты, выносимые на защитуУстановлен лиотропный характер самоорганизованного поведенияламеллярной фазы в системе DMPC/C12E8/H2O в рамках численногоанализа модели Блюма-Капеля, найдена зависимость увеличения периодаповторяемости мультиламеллярной везикулы от концентрации неионногосурфактанта C12E8.Разработан метод численного решеточного анализа структурныхпараметровчетырехкомпонентныхвода/масло/сурфактант/косурфактантсистем(вода/типадодецилсульфатнатрия/толуол/бутанол) в микроэмульсионных и ламеллярных агрегатах вдинамических переменных.Разработана решеточная модель лиотропного образования микро- инаноскопических липидных доменов на поверхности везикул системылипиды-холестерол DPPC/DLPC/холестерол) в условиях непрерывногоперехода.Для семейства сетчатых фаз, образующихся в водных растворахнеионных сурфактантов CmEOn (полиоксиэтилированных соединенияхC16EO6/2H2O и C30EO9/2H2O) разработана решеточная модель перехода изламеллярнойфазывфазусромбоэдрическойсимметриейпространственной группы R m, предшествующей гексагональной фазе припонижении температуры.
Определены структурные параметры фазы R mметодом Монте-Карло на решетке, учитывающим кривизну поверхности.На уровне моделирования предложена схема измерения рН воды наоснове липидного волоконно-оптического датчика.Апробация работыРезультаты,представленныевдиссертации,докладывалисьиобсуждались на семинарах МИФИ, ИТЭФ, Института кристаллографии8РАН им. А.В. Шубникова, на IV и V Национальных конференциях поприменению Рентгеновского, Синхротронного излучений, Нейтронов иЭлектронов для исследования материалов РСНЭ-2003, РСНЭ НАНО-2005(Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова), на V и VII научныхконференциях молодых ученых и специалистов ОИЯИ (Дубна 2001, 2003гг.), на научных сессиях МИФИ 2000, 2001, 2003, 2004, 2005 гг., наМеждународнойконференции"Оптика-2001"(Санкт-Петербург),IIМеждународной конференции молодых ученых и специалистов 2003 (IIInternational Conference Laser Optics for Young Scientists.
LOYS-2003) иМеждународныхконференциях"Фундаментальныепроблемы"Оптика-2003"оптики-2004"(Санкт-Петербург),(Санкт-Петербург),наМеждународной конференции "Nanoscale Properties of Condensed MatterProbed by Resonance Phenomena" (NANORES-2004) в Казани, XXIМеждународной конференции "Нелинейные процессы в твердых телах"(RPS-21, Воронеж, 2004), Международной школе молодых ученых "IVЧистяковскиечтения"(Иваново,2004),ВосьмойЕвропейскойконференции по жидким кристаллам (Сесто, 2005) и 14 Международнойконференции по внутреннему трению и механической спектроскопии(ICIFMS-14, Киото, 2005).ПубликацииПо теме диссертации в научных журналах и сборниках трудовнаучных школ и конференций опубликованы работы [1-19].Объем и структура диссертацииДиссертация состоит из пяти глав и четырех приложений общимобъемом 150 страниц, включая 3 таблицы, 26 рисунков и списокцитированной литературы из 229 наименований.9СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведениеВо введении кратко сообщается об истории открытия и исследованийЛЖК фаз и агрегатов, определяется терминология и методы исследований,дается общая характеристика работы, формулируются цели работы,основные результаты и защищаемые положения, актуальность темы,новизна и практическая значимость результатов.Глава 1Глава представляет собой обзор литературы.
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}
