ИСТИНА

В ходе работы над диссертацией изучен ряд сетчатых молекулярных систем различной химической природы. Выполнено исследование механизма самосборки супрамолекулярных агрегатов, возникающих в водных растворах на основе нитрата серебра и L-цистеина (ЦСР), с применением полноатомного и мезомасштабного моделирования. Выявление механизма гелеобразования в ЦСР позволило разработать метод предсказания гелеобразующих свойств водных растворов нитрата серебра с серосодержащими аминокислотами. В рамках полноатомного моделирования впервые выполнено исследование растворов метилового эфира фенил-C61-масляной кислоты (PC61ВМ) и фенил-C71-масляной кислоты (PC71ВМ) в 1,8-октандитиоле (ОДТ). Показано, что молекулы PC71ВМ в отличие от PC61ВМ формируют сетчатые 3D периодические агрегаты. Выполнена разработка мезомасштабной модели нанокомпозита на основе высокосшитых полимерных матриц и наночастиц глины. Модель позволяет предсказывать тенденции изменения механического отклика в зависимости от формы наполнителя и его степени сшитости с полимерной матрицей. На основе полученных результатов сделаны следующие выводы: 1. В основе механизма гелеобразования созревшего ЦСР лежит формирование супрамономеров (первичные супрамолекулярные агрегаты) из цистеината серебра и ионов серебра. Супрамономеры имеют структуру “ядро-оболочка”. Ядро состоит из -SAg групп цвиттер-ионов цистеината серебра и ионов серебра, отвечающих за положительный заряд агрегата. На поверхности супрамономеров преимущественно располагаются депротонированные карбоксильные и протонированные аминогруппы. Благодаря их комплементарности, супрамономеры могут формировать вторичные супрамолекулярные агрегаты. 2. Наличие положительного заряда супрамономеров обеспечивает стабилизацию созревшего ЦСР и приводит к формированию вторичных надмолекулярных структур вытянутой формы. Введение электролитов (инициаторов гелеобразования) нарушает стабилизацию и в узком диапазоне концентраций электролита приводит к возникновению гель-сетки. 3. Растворы нитрата серебра и серосодержащих аминокислот могут обладать гелеобразующими свойствами если молекулы образующихся меркаптидов (тиолятов) серебра могут формировать супрамономеры имеющие сходное строение с супрамономерами из цистеината серебра. 4. Экспериментальные данные, указывающие на формирование характерных структурных масштабов порядка 19–25 Å в смесях метилового эфира фенил-C71-масляной кислоты с высококипящими растворителями на основе октана объясняются тем, что фуллерены формируют 3D периодические сетчатые структуры. Наблюдаемые в эксперименте структурные масштабы отвечают толщине поперечного сечения волокна сетчатой структуры. 5. Механизм увеличения КПД пластиковых солнечных батарей на основе сопряженных полимеров и фуллеренов может быть объяснен формированием взаимопроникающей 3D непрерывной сетчатой структуры из донорной и акцепторной фаз. Наличие именно такой структуры в объеме материала фотоактивного слоя является наиболее благоприятной для транспорта носителей зарядов к электродам. 6. Основную роль в усилении эпоксидных смол и нанокомпозитов на их основе играют несущие нагрузку цепи. Они представляют собой простые циклы, образованные из цепочек химически сшитых сомономеров и наночастиц, замыкающиеся через периодические граничные условия. 7. С помощью топологического анализа структуры нанокомпозитов посредством определения плотности числа несущих нагрузку цепей можно предсказывать основные тенденции изменения модуля упругости без расчета кривых “напряжение-деформация”. 8. Использование сшивания наночастиц с полимером позволяет косвенно учитывать адгезию полимера к наполнителю в мезомасштабных моделях наноматериалов, реализуемых в рамках метода диссипативной динамики частиц.