авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УДК 53:54:57 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ББК ...»

-- [ Страница 3 ] --

кислот и ПВС может достигать 103 –102 См · см1 [3]. Основной ме 2. Perlova T.Y., Margolin Y., Pridatchenko M.L., Tarasova I.A., тод получения пленочных электролитов — метод полива на инертную Goloborodko A.A., Gorshkov A.V., Moskovets E.V., Ivanov A.R., подложку (тефлон) смеси исходных компонентов с последующим ис Gorshkov M.V. Novel approach to phosphopeptide proling based парением растворителя при определённых температуре и влажности.

on combination of liquid chromatography at critical conditions and mass spectrometry // Proceedings of 57th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Techniques. — 2009.

УДК 544.6.018.462. Р.В. Писарев, Ю.А. Добровольский, А.Е. Укше, А.В. Писарева anyuta@icp.ac.ru, dobr@icp.ac.ru, ukshe@mail.ru, anyuta@icp.ac.ru Институт проблем химической физики РАН Протонпроводящие гель-электролиты на основе ароматических сульфоновых кислот и поливинилового спирта Рис. 1. Типичный вид зависимости протонной проводимости гель электролитов на основе ПВС от влажности при 298 К. Данные для N af ion R взяты из статьи [4] Материалы с высокой протонной проводимостью при низких тем пературах в последнее время вызывают большой интерес как с точки Как видно из рис. 1, проводимость исследованных полимерных зрения исследования фундаментальных закономерностей ионного пе электролитов возрастает с ростом влажности окружающей среды и реноса в конденсированных средах, так и в связи с перспективами приближается к 102 См · см1 ;

эти значения сопоставимы с проводи их использования в твердотельных электрохимических устройствах мостью жидких электролитов — растворов неорганических кислот и (топливные элементы, суперконденсаторы, сенсоры) [1].

перфторированной протонообменной мембраны N af ion R [4]. В син Ранее в лаборатории ионики твёрдого тела ИПХФ РАН было пока тезированных гель-электролитах, по-видимому, формируются непре зано, что полимерные электролиты на основе поливинилового спир рывные сетки Н-связей H2 O... H2 O, сульфогруппы играют роль «яко та (ПВС) и ароматических сульфоновых кислот, в частности, фе рей», к которым присоединяются молекулы H2 O.

нол-2,4-дисульфокислоты [2], обладают высокими транспортными ха Секция химической физики 113 114 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ Поскольку расстояние между кластерами зависит от влажно Для гель-электролитов на основе ароматических сульфокислот с сти, то количество молекул воды в двумерной сетке для гель-элек ПВС при увеличении влажности воздуха и, как следствие, увеличе тролитов на основе сульфокислот и ПВС можно определить так:

нии содержания избыточной воды имеющаяся сетка водородных свя NH2 O r2 = 2,7 + 0,1 (условие разрыва связи из теории протека зей будет заполняться случайно. То есть в проводящей сетке, уже NH2 O1/2. Тогда величина электрического со существующей в ПВС, молекулы воды создают контакты H2 O–H2 O, ния), откуда r образующие с протоном сульфогруппы кластеры H+ (H2 O)n и умень- противления в зависимости от расстояния: Ri = Ro exp(r), где r — шающие расстояние, которое протону нужно преодолеть между кла- расстояние до следующей заполненной гидратной оболочки группы –SO, а i = 1/Ri = 1/R0 exp(r). С учётом этой зависимости стерами для макроскопического переноса. Здесь важно принять во lg R = lg R0 + NH2 O1/2 или lg = lg R0 NH2 O1/2, учиты внимание, что перенос протона по гидратному кластеру происходит практически безбарьерно, то есть можно считать, что протон стати- вая прямую пропорциональность между концентрацией избыточной стически распределен по кластеру [H(H2 O)n ]+. воды и влажностью, можно ожидать пропорциональной зависимости типа lg() (RH)1/2 (рис. 2).

Таким образом, перенос протона на макроскопические расстояния должен иметь эстафетный характер, что приводит к экспоненциаль- Представленная на рис. 2 зависимость проводимости плёнок гель ной зависимости [5] от количества H+ (H2 O)n –SO связей, то есть электролитов на основе ПВС с сульфокислотами от относительной влажности хорошо аппроксимируется в координатах lg 1/(RH)1/ среднего расстояния между кластерами.

для всех изученных добавок сульфокислот, что свидетельству ет о правильности выбранной модели. Более того, угол накло на этих прямых пропорционален характерному расстоянию между SO3 H-группами, и, как следствие, концентрации протонгенерирую щих добавок в однотипных материалах.

Литература 1. Писарева А.В., Писарев Р.В. Сульфосодержащие органические и органо-неорганические соединения и материалы с высокой протон ной проводимостью // Альтернативная энергетика и экология. — 2008. — № 2(58). — С. 107–115.

2. Добровольский Ю.А., Писарева А.В., Леонова Л.С., Каре лин А.И. Новые протонпроводящие мембраны для топливных элемен тов и газовых сенсоров // Альтернативная энергетика и экология. — 2004. — № 12. — С. 36–41.

3. Писарев Р.В. Строение и физико-химические свойства протон проводящих твёрдых электролитов на основе ароматических сульфо кислот: Автореферат.. канд. хим. наук. — Черноголовка, 2009. — 26 с.

4. Anantaraman A.V., Gardner C.L. Studies on ion-exchange Рис. 2. Зависимость протонной проводимости от влажности в коор membranes. Part 1. Eect of humidity on the conductivity of Naon динатах lg — 1/ (RH) 1/2 при 298 К для гель-электролитов на ос R // J. Electroanal. Chem. — 1996. — V. 414. — P. 115–120.

нове ПВС с некоторыми сульфокислотами: 1 — 2-сульфобензойной, 5. Займан Дж. Модели беспорядка: Теоретическая физика одно 2 — каликс [8]арен-п-, 3 — 2,4,5-триметилбензол-, 4 — 4-этилбензол-, родно неупорядоченных систем. — М.: Мир, 1982. — 592 с.

5 — каликс [4]арен-п-сульфокислотой Секция химической физики 115 116 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 538.911 ципов, уделяя особенное внимание не только полной плотности фо нонных состояний, но и парциальной фононной плотности атомов Т.А. Смирнова1,2, Б.Н. Маврин3 В-димера, а также атомов углерода на различных расстояниях от димера.

tas_88@mail.ru, mavrin@isan.troitsk.ru В результате исследований выяснилось, что параметр решётки Московский физико-технический институт релаксированной ячейки B2 C62 увеличился на 0,2% по сравнению (государственный университет) с релаксированной ячейкой алмаза без В-димера. В релаксирован Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных ной ячейке B2 C62 сохраняется четверная координация всех атомов, материалов но углеродные тетраэдры, примыкающие к димеру, деформируются.

Институт спектроскопии РАН В этих тетраэдрах две связи CI CI Ia оказались короче длины связи d(C C) в алмазе (1,5333 Е) на 0,9%, третья связь CI CII b увели Первопринципные исследования чилась на 1,8%, а связь CI B уменьшилась всего лишь на 0,07% структуры и динамики решётки алмаза, (CI,CII — первый и второй соседние атомы углерода для димера со ответственно). Длина связи B B в димере оказалась равной 1,937 Е, содержащего димеры атомов бора что на 26% больше, чем d(CC) в алмазе. Длина связи в свободной двухатомной молекуле 11 B2 составляет лишь 1,59 Е. Распределение Алмаз может быть легирован атомами бора в позиции заме длин связей в ячейке B2 C62 показано на рис. 1. Видно, что длины щения атомов углерода, создавая акцепторный уровень с энерги большинства связей C C, кроме CI CII, мало изменились по срав ей активации 0,37 эВ [1]. С увеличением концентрации бора выше нению с d(C C) в алмазе.

1020 1021 см3 легированный алмаз становится металлом и сверхпро водником при низких температурах. Было обнаружено [2], что значи тельная часть атомов бора не является акцептором. Эксперименты показали [3], что сильно легированный алмаз может содержать диме ры бора. Обнаружение нелинейной зависимости содержания бора в алмазе от его концентрации в газовой фазе в процессе роста алмаза косвенно также подтверждало образование B-димеров в алмазе [4].

Первопринципные исследования стабильности различных класте ров бора в алмазе показали, что образование B-димеров является энергетически более выгодным, чем образование более крупных кла стеров бора [3, 4]. B-димеры создают глубокие локальные состояния в энергетической щели алмаза, которые электрически неактивны.

Фононный спектр алмаза с В-димерами ранее вычислялся, исполь зуя комбинацию расчётов из первых принципов и методом валентно силового поля [3], а также полностью первопринципный расчёт плот ности фононных состояний только в центре зоны Бриллюэна [4]. Ана лиз собственных векторов фононов в центре зоны Бриллюэна ячеек B2 C52 и B2 C62 обнаружил несколько особенностей в плотности фо нонных состояний, которые могли быть связаны с В-димерами [4].

В данной работе мы исследуем структуру и плотность фононных Рис. 1. Распределение длин межатомных связей в кристалле B2 C состояний кристалла B2 C62 во всей зоне Бриллюэна из первых прин Секция химической физики 117 118 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ Таким образом, длина связи B B в суперячейке B2 C62 суще Для того чтобы понять, колебания каких типов атомов вносят ственно длиннее не только длины связи C C в алмазе, но и длины вклад в эти особенности, были вычислены парциальные вклады от дельно атомов углерода и бора (рис. 2). Интенсивный максимум вбли- связи B B в свободной молекуле B2. В кристалле B2 C62 наибольшие зи 1240 см1 в фотонной плотности состояний (ФПС) алмаза практи- искажения приобретают углеродные тетраэдры, граничащие с диме чески полностью определяется вкладом оптических мод. Нарушение ром. Присутствие димера не только вызвало низкочастотное смеще трансляционной инвариантности алмаза после добавления В-димера ние максимумов ФПС алмаза, но и появление дополнительных полос 540 и 1345 см1. Анализ парциальных ФПС атомов показал, что эти приводит не только к уширению ФПС алмаза, но и к сдвигу интен сивного максимума и к появлению новых особенностей в ФПС. Ост- полосы обусловлены доминирующим вкладом атомов бора с неболь рый максимум вблизи 1330 см1 в алмазе сместился к 1290 см1 шим вкладом только ближайших к димеру атомов углерода, причём валентные колебания B B образуют полосу 540 см1, а колебания в B2 C62 и стал менее выразителен. Интенсивный максимум вблизи 1240 см1 в алмазе сместился к 1220 см1 в B2 C62. Кроме того, в связи B C полосу 1345 см1.

ФПС кристалла B2 C62 появился слабый максимум вблизи 1345 см Литература и некоторое превышение в ФПС вблизи 540 см1. Парциальные ФПС атомов углерода в кристаллах B2 C62 и чистого алмаза несколько раз- 1. Thonke K. The boron acceptor in diamond. Semicond // личны, что может быть обусловлено некоторой модификацией струк- Sci. Technol. — 2003. — V. 18. — P. 20–26.

туры B2 C62. Вклад в ФПС атомов бора виден во всей области полной 2. Chen Y.H., Hu C.-T., Lin I.-N. Defect structure and electron eld ФПС с образованием двух максимумов вблизи 540 и 1345 см1. На emission properties of boron-doped diamond lms // Appl. Phys. Lett. — этих же частотах виден вклад и атомов углерода. 1999. — V. 75, N. 1. — P. 2857–2859.

3. Goss J.P. [et al.]. Deep hydrogen traps in heavily B-doped diamond // Phys. Rev. — 2003. — V. B68. — P. 235209–1–10.

4. Bourgois E. [et al.]. Impurity dimers in superconducting B-doped diamond: Experiment and rst-principles calculations // Phys. Rev. — 2006. — V. B74. — P. 094509–1-8.

Рис. 2. Плотность фононных состояний алмаза (1) и парци альные плотности фононных состояний атомов углерода (2) и бора (3) в кристалле B2 C Секция химической физики 119 120 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 577.355;

577.15 3) на основе анализа амидных ИК полос белка анализирует вопрос о вторичной структуре белка, погруженного в мезопористую плёнку;

М.А. Усачев1,2, В.А. Надточенко2, Г.В. Низова2, 4) исследует процесс переноса е от фотовозбуждённой фотоси О.М. Саркисов2, Е.Н. Лукашев3, М. Мамедов4, стемы I в зону проводимости TiO2.

А.Ю. Семенов4 По изменению формы амидной полосы выявлены эффекты кон формационных изменений глобулы при сорбции на поверхности TiO2.

maximusachev@gmail.com, nadto@icp.ac.ru, nizova@mail.ru Методами УФ-, видимой спектроскопии получены количественные Московский физико-технический институт данные о сорбции пигмент-белкового комплекса ФС 1. Методами фо (государственный университет) тоэлектрохимии показано, что фотовозбуждение ФС 1 (длинноволно Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН вая Qy-полоса) приводит к инжекции электрона в зону проводимости Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова TiO2. Методами атомно-силовой микроскопии и измерения изотер Институт физико-химической биологии мы адсорбции аргона методом БЕТ исследована пористость плёнок им. А.Н. Белозерского МГУ TiO2, приготовленных разными методами синтеза. Исследовано вли яние состава и морфологии наноструктурированного полупроводни Иммобилизация пигмент-белковых кового носителя (природы полупроводника, допирования, толщины, комплексов фотосистемы I в мезопористые размера пор, степени пористости) на каталитическую и фотокатали тическую эффективность связанных с ним белков и фотосинтетиче плёнки TiO2 ских хлорофилл-белковых комплексов.

Разработаны методы синтеза пористых плёнок TiO2 и получены В связи с развитием нанобиотехнологии возросло внимание ис- плёнки толщиной от 4 до 10 мкм. Показано, что сдвиг максимума рас следователей к иммобилизации белков на наноразмерных твёрдых пределения размера пор от 3 нм к 17 нм приводит к увеличению носителях. Особый интерес представляет иммобилизация ферментов сорбционной способности плёнки TiO2 приблизительно на порядок на наночастицах неорганических полупроводников, так как комплекс величины. Многократно варьируя условия формирования мезопори фермент-наночастица полупроводника может быть использован для стой структуры плёнки TiO2 (состав исходной смеси, стабилизаторы, создания миниатюрных биосенсоров, флуоресцентных меток, нано- температура, время отжига и т. д.), мы в конечном итоге получили размерных фотокатализаторов, новых гибридных наноматериалов. матрицы, способные связывать ПБК-ФС1 с превосходными характе В настоящей работе разрабатываются методы приготовления ме- ристиками.

зопористых плёнок TiO2, способных иммобилизовать пигмент-белко- Развита методика измерения белков иммобилизованных на плён вые комлексы фотосистемы I и, с целью выявления природных фо- ках TiO2 методом Фурье ИК-спектроскопии неполного внутреннего тобикатализаторов, способных к эффективному обмену электронами отражения. Исследованы процессы сорбции БСА и фотосистемы I на с наночастицами TiO2, изучаются свойства тримерных пигмент-бел- матрицы TiO2. Изучено влияние pH и ионной силы среды на сорбцию ковых комплексов первой фотосистемы (ПБК-ФС1) из Synechocystis белков.

sp. Показано, что амидная полоса белка, сорбированного на поверх Данная работа решает следующие задачи: ность, претерпевает изменения, что говорит об изменении вторичной 1) разрабатывает методы синтеза мезопористых плёнок TiO2 ;

структуры белка.

2) исследует процесс сорбции белка на мезопористой плёнке. Кро- Результаты, представленные в работе, свидетельствуют о том, ме фотосистемы I в качестве модельной системы использован бычий что фотовозбуждение ПБК-ФС1, иммобилизованных на плёнке TiO2, сывороточный альбумин (БСА);

приводит к инжекции электрона в зону проводимости TiO2.

Секция химической физики 121 122 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 541.127 ному — P heoD1. Этот процесс отражается в динамике на длинах волн 670 и 445 нм, где поглощают ChlD1 и P heoD1 соответственно. Таким И.В. Шелаев1,2, Ф.Е. Гостев1, В.А. Надточенко1, образом, образование второй ион-радикальной пары P 680+ P heo D А.Я. Шкуропатов3, А.А. Забелин3, М.Д. Мамедов4, происходит за 14 пс. Экспериментальные данные подтверждают тра А.Ю. Семенов4, О.М. Саркисов1, В.А. Шувалов3 диционную модель процессов, где донором электрона является димер P680 [1], а не ChlD1 [2].

shelaev@bk.ru, boatsween@yandex.ru, nadtochenko@gmail.com, sarkisov@femto.chph.ras.ru Литература Институт химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН 1. Shelaev I.V., Gostev F.E., Nadtochenko V.A., Shkuropatov A.Ya., Московский физико-технический институт Zabelin A.A., Mamedov M.D., Semenov A.Yu., Sarkisov O.M., (государственный университет) Shuvalov V.A. Primary light-energy conversion in tetrameric chlorophyll Институт фундаментальных проблем биологии РАН structure of photosystem II and bacterial reaction centers: II. Femto Институт физико-химической биологии and picosecond charge separation in PSII D1/D2/Cyt b559 complex // им. А.Н. Белозерского МГУ Photosynth Res. — 2008. — V. 98, N. 1–3. — P. 95–103.

2. Prokhorenko V., Holzwarth A.R. Primary processes and structure Процесс разделения зарядов of the photosystem II reaction center: a photon echo study // в реакционном центре фотосистемы II J Phys. Chem. B. — 2000. — N. 104. — P. 11563–11578.

на фемтосекундной шкале времен Одним из основных комплексов, участвующих в процессе фото синтеза, является фотосистема II (ФСII). В природе этот комплекс содержит антенный комплекс, состоящий из 50–60 молекул хлоро филла, основной функцией которого является передача улавливае мого солнечного света к реакционному центру (РЦ). После возбуж дения реакционного центра происходит быстрый перенос электрона, который происходит с очень высоким КПД. Этот факт представляет большой интерес как с фундаментальной, так и практической точки зрения.

Исследование фемтосекундной динамики РЦ ФСII проводилось на установке, собранной в ИХФ им. Н.Н. Семенова РАН. Методом воз буждение-зондирование изучалась динамика процессов в диапазоне до 30 пс. Длительность возбуждающего импульса с несущей длиной волны 700 нм составляла 20 фс. Зондирование проводилось в спек тральном диапазоне от 400 до 780 нм. Образец охлаждался до 278 К.

В ходе исследования было установлено, что процесс разделения зарядов в РЦ ФСII протекает за 0,9 пс, с образованием к этому вре мени первой ион-радикальной пары P 680+ChlD1. За последующие 14 пс электрон переходит от первичного акцептора ChlD1 к вторич 124 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ Секция молекулярной физики порядка гармоники. Следовательно, исходя из полученных результа тов, можно предположить, что при воздействии электромагнитного поля на определённых частотах (в нашем случае 6–7, 18–20 Гц) про исходит изменение преимущественно валентных колебаний молекул воды. Это приводит к увеличению поглощения в коротковолновой об ласти спектра. При переходе к другим режимам электромагнитного УДК 574.007.2 воздействия и соответственно к другим частотам существенные изме нения происходят уже не только с валентными колебаниями молекул М.Г. Барышев, Н.С. Васильев воды, но также с деформационными. В результате увеличение погло щения наблюдается в длинноволновой области.

science-pro@kubsu.ru, nikolasvs@mail.ru Таким образом, при воздействии низкочастотного электромагнит Кубанский государственный университет ного поля на воду происходит увеличение поглощения. При постепен Изменение поглощения воды ном увеличении частоты электромагнитного поля от 1 до 30 Гц изме нение поглощения воды происходит попеременно в длинно- и корот под воздействием низкочастотного поля коволновой областях спектра. Максимальное изменение поглощения (21 Гц), как уже отмечалось выше, было установлено для диапазона Нашим коллективом были проведены исследования в диапазоне длин волн (865–990 нм), где основной вклад дают валентные колеба 400–1100 нм. В данном диапазоне наблюдается характерный пик по- ния молекул воды.

глощения воды, соответствующий интервалу длин волн 900–1100 нм, Литература который может представлять собой обертон комбинации валентных и деформационных колебаний молекулы воды.

1. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. — При исследовании поглощения воды в данном диапазоне произ М.: Наука, 1982. — 426 с.

водили сравнение с контролем, который не подвергался воздействию электромагнитного поля и термостатировался при той же температу ре, что и исследуемый образец. В результате было установлено уве личение величины поглощения под воздействием электромагнитного поля. При воздействии с частотой в интервале от 1 до 30 Гц увели чение поглощения воды наблюдалось на величину от 0,003 до 0, Abs.

В диапазоне 1–30 Гц наибольшее увеличение поглощения наблю далось в интервалах 6–7, 12–13 и 18–20 Гц, максимальные измене ния были зафиксированы при воздействии электромагнитного поля с частотой 21 Гц. В первом и последнем интервале частот поглоще ние изменялось в длинноволновой области по сравнению с интерва лом 12–13 Гц. Максимальное увеличение поглощения воды, индуци рованное электромагнитным полем, было зафиксировано в диапазоне 865–990 нм. Необходимо отметить, что происхождение полос поглоще ния воды обусловлено комбинациями гармоник, прежде всего валент ных и деформационных колебаний [1], а интенсивность гармоник по сравнению с основной частотой существенно уменьшается с ростом Секция молекулярной физики 125 126 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ ет скорость спин-решёточной релаксации ядер 13 C, причём скорость УДК 538. релаксации пропорциональна количеству молекул кислорода q, окру О.В. Вальба1, Е.М. Анохин1, Ю.М. Шульга1,2 жающих молекулу фуллерена. Анизотропия химического сдвига так же растёт при увеличении числа q.

valbaolga@gmail.com, kite@7ka.mipt.ru, shulga@icp.ac.ru На температурной зависимости скорости спин-решёточной релак Московский физико-технический институт сации допированного фуллерита обнаружен скачок при 240 К, обу (государственный университет) словленный ориентационным фазовым переходом от гранецентриро Институт проблем химической физики РАН ванной кубической решётки к простой кубической. Фазовый переход Изучение свойств фуллерита, сопровождается изменением характера движения молекулы фуллере на от свободного вращения до анизотропного. Сопоставление с тем интеркалированного кислородом методом пературой 257 К, при которой происходит аналогичный переход в ядерного магнитного резонанса чистом фуллерите [2], показывает, что присутствие кислорода в окта порах решётки существенно влияет на вращательную подвижность молекулы C60 и анизотропию межмолекулярных взаимодействий в Фуллериты, интеркалированные малыми молекулами, представ фуллерите.

ляют интерес как основа систем хранения газообразных веществ с контролируемым высвобождением запасенного вещества. Предложен оригинальный метод допирования фуллерита молекулярным кисло родом путём осаждения из раствора, позволяющий синтезировать образцы с высоким содержанием O2 [1]. В данной работе методом твердотельного 13 C-ЯМР высокого разрешения исследованы взаимо действия между молекулами C60 и O2 в фуллерите, допированном кислородом.

Спектр 13 C-ЯМР чистого фуллерита представляет собой узкую одиночную линию при 143,7 м. д. вследствие вращения молекул C в решётке фуллерита со скоростью 1012 C1. В спектре допиро ванного фуллерита (рис. 1) наряду с сигналом чистого фуллерита в области слабого поля проявляются шесть сателлитных линий, рассто- Рис. 1. Спектр C-ЯМР фуллерита, интеркалированного кислородом яние между которыми составляет 0,7 м.д. при комнатной температу ре.

Литература Дополнительные компоненты обусловлены взаимодействием па рамагнитных молекул O2, расположенных в октапорах фуллерита, 1. Шульга Ю.М., Мартыненко В.М., Шестаков А.Ф. [и др.]. До с магнитным моментом ядер 13 C. Молекула C60 в фуллерите окру пирование фуллерита молекулярным кислородом при низких темпе жена шестью октапорами, в каждой из которых может находиться ратуре и давлении // Изв. АН., Сер. хим. — 2006. — № 4. — С. 662–671.

молекула O2. Спектры 13 C-ЯМР свидетельствуют об аддитивности 2. Izotov D.E. Spin-Lattice Relaxation and 13 C NMR Line вклада молекул O2 в величину химического сдвига ядер 13 C.

Shape at Multiaxial Reorientation of Molecules in Fullerite C60 // Анализ температурной зависимости скорости спин решёточной ре J. Phys. Chem. — 2002. — N. 106. — P. 5335–5345.

лаксации и анизотропиии химического экранирования показал, что взаимодействие с молекулами O2 значительно замедляет вращение C60 в допированном фуллерите. Допирование кислородом увеличива Секция молекулярной физики 127 128 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 53.082.6 потребляемую мощность, характерные для микроэлектронной под ложки.

А.А. Васильев Новая система обработки данных, основанная на быстрой моду ляции температуры, позволяет детектировать с помощью одного сен A-A-Vasiliev@yandex.ru сора целый набор газов (например, водород, оксид углерода, метан, Российский научный центр «Курчатовский институт»

влажность). Таким образом, появляется возможность создавать де Газовые сенсоры на основе шевые приборы для контроля опасных ситуаций в промышленности и в коммунальном хозяйстве.

МЭМС-платформ Газовые сенсоры на основе МЭМС-платформ предназначены для УДК 54. детектирования газов, образующихся на самых начальных стадиях пожара, то есть при тлении горючих материалов, для контроля вы Т.Р. Дебердеев1, Н.В. Улитин1, М.Б. Зуев бросов при возможных промышленных или экологических авариях в быту и в других ситуациях, требующих контроля газовой обстанов- deber@kstu.ru, n.v.ulitin@mail.ru, deberdeev@mail.ru ки. Этими приборами могут детектироваться такие газы, как метан, Казанский государственный технологический университет другие углеводороды, оксид углерода, водород, оксиды азота, серо- Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова водород, галогены и другие газы. Кроме того, представляет интерес Казанского научного центра РАН использование сенсоров на основе МЭМС-платформ для определения Формирование модельных эпоксиаминных концентраций газов, появление которых может быть вызвано терро ристическими атаками.

сеток с минимальным количеством Применение МЭМС-платформ при изготовлении газовых сенсо топологических дефектов ров позволяет значительно снизить мощность, потребляемую сенсо ром, работающим обычно при сравнительно высокой температуре от 200 до 450 C. Снижение средней потребляемой мощности до уровня Создание новых высокопрочных композитов и успешное развитие нескольких милливатт даёт возможность в свою очередь использо- оптоэлектроники, работающей на базе метастабильных сред с заморо вать такие сенсоры в карманных приборах и в устройствах, предна- женной оптической анизотропией, невозможно без синтеза густосет значенных для работы в беспроводных сетях. чатых полимеров — трёхмерных полимеров, построенных из корот Идея использования МЭМС-платформ в технологии изготовле- ких, с ограниченным конформационным набором, межузловых цепей ния сенсоров состоит в том, что наноструктурированный или нано- (среднее расстояние между смежными химическими узлами лежит в композитный материал газочувствительного слоя наносится на мик- пределах 1–2 нм). Именно к таким полимерам относятся эпоксиамин ронагреватель, изготовленный по технологии МЭМС. При этом такой ные системы.

микронагреватель может быть получен либо с применением кремни- В ответственных приложениях для получения пространственно евой технологии, либо в использованием тонких керамических мем- однородной структурой эпоксиаминных полимеров наряду с чисто бран из оксида алюминия или оксида циркония. В результате сенсор той исходных компонентов важным является выбор режима синтеза, сочетает в себе преимущества обеих технологий: высокую стабиль- обеспечивающий гомогенное гелеобразование и высокую конверсию ность и сравнительно высокую селективность и чувствительность на- функциональных групп.

нокомпозитного материала, с одной стороны, и, с другой стороны, В работе предложена методика многоступенчатого синтеза мо низкую стоимость, возможность массового производства и низкую дельных эпоксиаминных полимеров с различной плотностью сшивки Секция молекулярной физики 129 130 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ на основе диглицидилового эфира бисфенола А. Плотность сшивки регулировалась изменением мольного соотношения (x) отвердителей:

моноамина — гексиламина (ГА) и диамина — гексаметилендиамина (ГМДА) от 0 до 2, при сохранении стехиометрии эпоксидных групп и аминного водорода:

x = n(ГА)/n(ГМДА).

В качестве температуры первой стадии отверждения была выбрана 20 C. Из анализа кинетических кривых определено время первой стадии отверждения 72 часа, это необходимо для снятия внутренних напряжений в образцах.

Для определения температуры и времени второй стадии были проанализированы кривые термомеханических испытаний методом импульсного нагружения (рис. 1). Из верхней кривой видно, что в интервале температур 40–60 C наблюдается химическое взаимодей ствие. Было решено проводить вторую стадию процесса при 50 C, Рис. 1. Термомеханические кривые, полученные методом им анализ показал, что 72 часов также достаточно для прекращения хи- пульсного нагружения, для композиции состава х = 0. Ре жим отверждения: 1–72 часа при 20 C;

2 — ступенчатый мических процессов в системе.

режим: 20 C — 72 часа, 50 C — 72 часа) Для определения температур следующих стадий методом инкре ментов были рассчитаны температуры структурного стеклования об разцов с наименьшей (x = 0) и наибольшей (x = 2) плотность сшивки.

Расчётная температура структурного стеклования образца с x = 0 со ставила 113 C, а для образца с x = 2 составила 74 C.

Температуру третьей и четвертой стадий отверждения было реше но выбрать с превышением расчётных значений 80 и 120єС соответ ственно. С целью стандартизации время каждой из стадий выбрано 72 ч.

То, что разработанный температурно-временной режим отвержде ния модельных композиций приводит к образованию сетчатых струк тур с одинаковой в среднем объёмной плотностью эластически эф фективных узлов и малым количеством топологических дефектов, это уже в первом приближении подтверждается хорошей корреляци ей между экспериментальными и теоретическими значениями темпе ратур структурного стеклования (рис. 2). Кроме того, показано, что отклонение от данного режима отверждения может привести к рас щеплению -перехода (рис. 3).

Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Феде- Рис. 2. Зависимость температуры структурного стеклования рации МК-1946.2009.3. от мольного соотношения отвердителей Секция молекулярной физики 131 132 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 535. А.В. Максимычев1, Е.М. Анохин1, А.М. Перепухов1, В.Ф. Шнер, А.Р. Эльман2, С.Г. Кузьмин amaxim@mail.ru, kite@7ka.mipt.ru, alexandr-iv@mail.ru, almanar@yandex.ru, skuzmin@co.ru Московский физико-технический институт (государственный университет) ООО «Ростхим»

Международный научный и клинический центр «Интермедбиофизхим»

Применение методов ЯМР и масс-спектрального анализа Рис. 3. Дилатометрическая кривая, снятая в режиме охла ждения для образца состава x = 0, отвержденному по режи к исследованиям 13C-меченых препаратов му 20 C, t = 72 ч., 50 C, t = 72 ч., 120 C, t = 72 ч.

для диагностики гастроэнтерологических и онкологических заболеваний Меченые стабильным изотопом 13 C препараты каприловой кисло ты H3 C (CH2 )6 13 COOH (КК) и 13 CH3 -тимидина используются для диагностики гастроэнтерологических и онкологических заболе ваний вместо аналогичных радиоактивных препаратов. При анализе синтезированных 13 C-меченых соединений решались три основные проблемы: контроль химической чистоты препарата, определение по ложения изотопной метки в молекуле, измерение степени изотопного замещения в целевом положении углерода.

Методы 1 H и 13 С-ЯМР (спектрометр Varian Unity Inova 500M WB) использованы для подтверждения структуры синтезированной КК и для определения положения изотопного замещения. Показано, что карбоксильная группа является единственным местом обогаще ния изотопом 13 C в КК. С погрешностью на уровне 0,1% выпол нены измерения и представлен протокол анализа изотопного состава для 13 партий синтезированной 1– 13 C-КК. Подготовлены данные для лабораторной прописи получения 1– 13 C-КК и проекта ФСП на пре парат. Методом хромато-масс-спектрометрии (аналитический прибор Saturn-2000 Varian) исследован химический состав примесей, образу ющихся при синтезе КК в реакции Гриньяра. Показано, что дигеп Секция молекулярной физики 133 134 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ танол (C7 H15 O C7 H15 ) является одним из основных побочных УДК 541.183. продуктов.

А.А. Павлов, В.И. Волков Масс-спектрометр Adixen модели Drytel 1025 c квадрупольным масс-анализатором использовали для определения изотопного соста- loki_8506@mail.ru, vitwolf@nm.ru ва CO2, примененных в качестве реагента при синтезе 1– 13 C-КК. Институт проблем химической физики РАН Разработанный метод позволяет определять соотношение изотопов m/z44 –47 с погрешностью 0,1%ат. Проанализирован изотопный Новые перспективные ионообменные состав четырёх партий 13 CO2 из различных источников, содержание мембраны на основе ароматических изотопа 13 C в которых составляло от 94,9% до 99,8%ат. Показано наличие корреляции между степенью обогащения изотопом 13 C в ис- сульфосодержащих полиамидов.

ходной CO2 и в карбоксильной группе 13 C-КК.

Взаимосвязь структуры и ионной Методы 1 H и 13 C-ЯМР использованы для подтверждения струк и молекулярной подвижности по данным туры синтезированного тимидина и для определения положения изо топного замещения. Применение методов двумерной корреляционной ЯМР ЯМР-спектроскопии (COSY, NOESY, HSQC) позволило уточнить от несение сигналов ЯМР и пространственную конфигурацию молекулы Сульфосодержащие полиамиды являются перспективными мате тимидина. Показано, что метильная группа является единственным риалами для создания ионообменных мембран с высокой ионной про местом обогащения изотопом 13 C в тимидине. Сопоставлены два ме водимостью и селективностью к водно-органическим смесям. Полиме тода определения степени 13 C-изотопного обогащения, основанные на ры представляют собой сополиамиды ароматического ряда на основе анализе спин-спинового расщепления на ядре 13 C сигналов углерода моно- и диаминосульфокислот и незамещенных ароматических диа и протонных сигналов.

минов и дихлорангидридов изо- и терефталиевых кислот (рис. 1).

Работа выполнена в рамках Научно-технической программы «Раз На основании исследования состояния и коэффициентов самодиф работка и практическое освоение в здравоохранении новых методом и фузии катионов Li+, Na+, K+ и молекул воды методами ЯМР-спек средств профилактики, диагностики и лечения онкологических, ин троскопии и ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля уста фекционных и других опасных заболеваний» при финансовой под новлены особенности самоорганизации молекулярной структуры би держке Правительства Москвы.

сульфосодержащих полиамидов. В данных полимерах формируются два типа диффузионных каналов, в которых располагаются сульфо группы и гидратированные катионы металлов (канал 1) и канал 2, образованный амидными группами, связанными водородной связью с 2-мя молекулами воды. Оптимальная структура в литиевых солях формируется в условиях, когда на одно молекулярное звено, включа ющее две сульфогруппы и две амидные группы, приходятся 12 моле кул воды. При этих влагосодержаниях молекулы воды создают запол ненные первые гидратные оболочки катионов лития, сульфогрупп и амидных групп.

Такая структура позволяет реализовать высокую подвижность ка тионов лития и молекул воды в канале 1 (коэффициенты самодиф фузии при комнатной температуре 2 · 1010 м2 /с и 5 · 1010 м2 /с со Секция молекулярной физики 135 136 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ ответственно) при низкой подвижности воды в канале 2 (1011 м2 /с, УДК 51- при комнатной температуре) А.М. Перепухов Посредством сшивания полимеров органическими полианионами (полиэтиленамин) синтезированы водно-нерастворимые плёнки. Та- aleksandr-iv@mail.ru кие мембраны имеют высокую ионную проводимость, но обладают Московский физико-технический институт низкой механической прочностью. Последний недостаток может быть (государственный университет) преодолен в композиционных мембранах, полученных посредством Алгоритм обратного преобразования импрегнирования молекул полимеров в ионогенную полимерную мат рицу. Такие мембраны обладают хорошими транспортными характе Лапласа для обработки сложных ристиками и высокой механической прочностью. Данный подход яв релаксационных зависимостей ляется весьма перспективным, поскольку позволяет целенаправленно регулировать транспортные свойства мембран посредством варьиро вания типов полимерных каркасов. Исследование релаксационных процессов часто ставит задачу вы Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект деления кинетических компонент первого порядка из сложной кине № 07-08-00828-а. тической кривой. Задача выделения компонент вида exp (t/Ti ) из экспериментальной зависимости не всегда является однозначной из за наличия шума, а также вследствие неортогональности экспонент с действительным показателем.

Альтернативным подходом к анализу релаксационных кривых яв ляется использование обратного преобразования Лапласа (L1 ). При менение L1 к функции exp (t/Ti ) преобразует её в дельта-функцию (tTi ), линейность преобразования обеспечивает получение спектра времён релаксации Ti после применения L1 к сложной релаксацион ной зависимости.

Рис. 1. Схема синтеза ароматических сульфосодержащих В данной работе реализован алгоритм обратного преобразования полиамидов Лапласа для функции, заданной в виде дискретного набора точек, и проведён анализ разрешающей способности метода в зависимости от длины временного ряда, от соотношения времён Ti и от соотношения сигнал/шум в анализируемых данных. Для анализа использовались модельные функции — суммы экспонент с различными весовыми ко эффициентами и наложенным случайным шумом. В качестве приме ра на рис. 1 представлен спектр времён релаксации, полученный в результате применения L1 к релаксационной кривой, включающей 50 точек, аналитическое представление которой имеет вид M (t) = M () · (et/0,001 + 2 · et/0,01 + 3 · et/0,1 + 4 · et/1 + 5 · et/10 ).

Основные результаты анализа применения алгоритма L1 состоят в следующем:

Секция молекулярной физики 137 138 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ — 50 точек на кинетической кривой достаточно для анализа УДК 538. систем, изучаемых в рутинных экспериментах и характеризуемых Г.С. Смирнов1,2, В.В. Стегайлов небольшим набором времён релаксации;

— временной диапазон регистрации релаксационной зависимости grs90@mail.ru, stegailov@gmail.com должен включать минимальное и максимальное значении определяе- Московский физико-технический институт мых времён Ti ;

(государственный университет) — в отсутствие шума надежно разрешаются времена Ti, различа- Объединённый институт высоких температур РАН ющиеся в два и более раз;

Молекулярно-динамическое — при соотношении сигнал/шум более 100 шум практически не влияет на спектр времён Ti ;

моделирование гидрата метана — при соотношении сигнал/шум, меньшем 100, наблюдается сме щение определяемых величин Ti и искажение весовых коэффициен тов. Например, при отношении сигнала к шуму, равном 10, погреш- Гидрат метана (ГМ) — супрамолекулярное соединение метана с ность в определении величин Ti и весовых коэффициентов составляет водой, внешним видом напоминающее рыхлый лёд. Изучение ГМ вы около 20%. звано их распространённостью в природе и большими запасами газа в ГМ. Разрушение ГМ может оказывать влияние на экологию, так как метан является сильным парниковым газом. Кроме того, образование ГМ на стенках труб может приводить к проблемам при транспорти ровке газа [1].

В этой работе исследованы молекулярно-динамические (МД) мо дели sI-структуры гидрата. Элементарная ячейка решётки состоит из 2 полиэдров 512 и шести 512 62 и имеет длину около 12 ангстрем.

Задание начальной структуры водородных связей осуществлялось при минимизации полного дипольного момента c учётом правил Бер нала–Фаулера. Для описания взаимодействия молекул воды выбра ны модели SPC/E и TIP4P/2005. Для метана был выбран потенциал объединённого атома (молекула CH4 представляется в виде матери альной точки с потенциалом Леннарда–Джонса). Параметры в по тенциале Леннарда–Джонса для взаимодействия вода–метан задава лись при учете правил Лоренца–Бертло, а также оптимизационной поправки [2]. Расчётные термодинамические характеристики ГМ в рамках построенных моделей сопоставлены с имеющимися экспери Рис. 1. Спектр времён релаксации, определённый для релаксацион- ментальными данными. Расчёты проведены на вычислительном кла ной кривой стере ФМБФ МФТИ (ГУ).

Литература 1. Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate hydrates of natural gases. — Boca Raton: CRC Press, 2008.

Секция молекулярной физики 139 140 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ Методами твердотельного ЯМР [2] на ядрах 1 H, 7 Li, 11 B, 13 C, 19 F 2. Docherty H., Galindo A., Vega C. [et al.]. A potential model for methane in water describing correctly the solubility of the gas and the изучена структура и динамика полимерных сеток, состояния подвиж properties of the methane hydrate // J. Phys. Chem.-2006. — V. 125, ных ионов, их распределение в объёме полимерного электролита. Так для системы ПЭДА-LiClO4 -ЭК методом ЯМР на ядре 7 Li установле N. 7. — P. 074510–074519.

но, что при введении малых количеств ЭК (от 4 до 12 мас. %) распре деление ионов Li+ становится более неоднородным, что видно по силь ному уширению полос, посравнению с системой ПЭДА-LiClO4. Ион УДК 544.6. ная проводимость ПЭ сначала падает, а при введении 18 мас. %ЭК начинает расти. Это можно объяснить следующим: ион лития в систе К.Г. Хатмуллина, А.А. Маринин ме ПЭДА-LiClO4 сольватирован только полимерной матрицей. Когда kunsya@mail.ru, prochiy@mail.ru вводится ЭК, то окружение иона лития становится неоднородным, Институт проблем химической физики РАН механизм переноса меняется, что понижает ионную проводимость в целом. Когда количества ЭК становится оптимальным (18 мас. %) Исследование структуры и ионной для сольватирования всех ионов лития, то проводимость увеличива проводимости полимерных электролитов ется.

Литература на основе данных ЯМР и импедансной 1. Ярмоленко О.В., Баскакова Ю.В., Тулибаева Г.З., [и др.]. Вли спектроскопии яние растворителей на свойства полимерного гель-электролита на ос нове полиэфирдиакрилата // Электрохимия. — 2009. — Т. 45, № 1. — Данная работа посвящена синтезу и исследованию полимерных С. 107–113.

электролитов нового поколения на основе олигогидроксиэтилакрила 2. Judeinstein P. [et al.]. NMR Multi-Scale Description of та. Эти материалы можно рассматривать как перспективные системы Ionic Conductivity Mechanisms Inside Polymer Electrolytes // Acta для литиевых аккумуляторов, функционирующих в широком диапа Chim. Slov. — 2005. — V. 52. — P. 349–360.

зоне температур (от 20 до 100 C), что позволит использовать их в электромобилях. Для образования полимерной сетки выбран поли эфирдиакрилат на основе олигогидроксиэтилакрилата (ПЭДА) с мо лекулярной массой 2500–3000 M. Особенностью строения основной цепи ПЭДА является чередование в каждом звене простых эфирных и сложноэфирных групп, сольватирующих катионы лития. Данная полимерная матрица является универсальной как для твёрдых поли мерных электролитов, так и для глевых. В полностью твёрдой си стеме ПЭДА-LiClO4 [1] проводимость достигает 3 · 107 См/см при 20 C, что недостаточно для его использования в реальном источнике тока. В данной работе предложено вводить в полимерный электролит (ПЭ) этиленкарбонат (ЭК), который позволит достичь приемлемой проводимости 7 · 104 См/см при комнатной температуре. Причём ПЭДА при его сшивке в среде этиленкарбоната удерживает до 24% жидкости, не теряя их при нагреве до 100 C, а проводимость данный электролита порядка 105 См/см при 20 C.

Секция молекулярной физики 141 142 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 544.01 образцов ниже температуры Tc (до комнатной температуры) в тече ние нескольких часов количество подвижных протонов уменьшалось А.В. Черняк более чем в 5 раз. Температурные зависимости Ds (T ) при охлажде нии и нагревании совпадали.

sasha_cherniak@mail.ru Поведение температурных кривых (T ) и Ds (T ) в области темпе Институт проблем химической физики РАН ратур выше Tc имело аналогичный характер.

Исследование подвижности протонов Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ № 07-03-00828.

в системе CsHSO4 –CsH2 P O4 методами ЯМР и импедансной спектроскопии УДК 547.564. На данный момент в системе CsHSO4 –CsH2 PO4 выделено и изуче С.Л. Шестаков1, А.А. Павлов2, А.В. Максимычев1, но несколько индивидуальных соединений, обладающих суперионной проводимостью в интервале температур от 100 до 200 C. Материалы В.И. Волков на их основе могут быть использованы в качестве мембран для сред lingil@mail.ru, loki_8506@mail.ru, amaxim@mail.mipt.ru, нетемпературных топливных элементов. Каждое из этих соединений vitwolf@mail.ru имеет свои достоинства и недостатки, поэтому изучение подвижности Московский физико-технический институт ионов в системе CsHSO4 –CsH2 PO4 как в индивидуальных соединени (государственный университет) ях, так и в их смесях друг с другом имеет важное значение для поиска Институт проблем химической физики РАН оптимального состава твёрдого электролита.

Методом импедансной спектроскопии изучена протонная прово Исследование гидратации димость в композитных материалах на основе CsHSO4 и CsH2 PO4.

функциональных групп CO и SO Методом дифференциальной сканирующей калориметрии исследова 2 ны термические свойства. Найдены композитные материалы с прово в перфторированных катионообменных димостью в 1.5–2 раза выше, чем для индивидуальных соединений, мембранах методами ядерного магнитного образующих полученный материал. По результатам проведённых ис следований предложен оптимальный состав композитного материа резонанса ла — 0.6 [2CsHSO4 · CsH2 PO4 ] ·0,4 [CsHSO4 · CsH2 PO4 ] для исполь зования его в качестве мембраны в водородно-воздушном топливном элементе, работающем в интервале температур 100–200 C. Методом Методами твердотельного ЯМР высокого разрешения исследова на H+ -форма перфторированных ионообменных мембран МФ-4СК и ЯМР показано, что в системе xCsHSO4 · (1 x)CsH2 PO4 при повыше Ф-4КФ, содержащих функциональные группы SO и CO соответ нии температуры выше суперионного перехода Тс (140 C, 100 C и 3 ственно. Изучалось влияние влагосодержания в диапазоне от 9% до 90 C для x = 0,85, 0.6 и 0.4 соответственно) наблюдали сигнал про 100% на структуру и динамику гидратных комплексов протонов и тонного спинового эха, амплитуда которого возрастала в несколько раз с ростом температуры до 190 C. Температурные зависимости ко- полимерной матрицы мембран.

Сигналы в области 100–120 м. д., наблюдаемые в спектрах эффициентов самодиффузии имели аррениусовый характер, энергии C-ЯМР, соотнесены с положениями атомов углерода в основной и активации самодиффузии составляли около 30 кДж/моль, значения боковых цепях полимера. Сигналы 19 F-ЯМР позволяют различить Ds при 180 C равнялись 3 · 1011 м2 /c, 2 · 1011 м2 /c и 9 · 1012 м2 /c ядра 19 F, находящиеся в основной и боковых цепях полимера (–125 м.

для х = 0,85, 0.6 и 0.4 соответственно. При дальнейшем охлаждении Секция молекулярной физики 143 144 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ При нормальных условиях наиболее устойчивой для фуллери д. и –80 м. д. соответственно). Анализ ширины линий использован та является гранецентрированная кубическая (гцк) решётка. Связь для оценки подвижности соответствующих фрагментов полимерной молекул фуллерена в кристалле обусловлена наведённым диполь матрицы. Показано, что возрастание влагосодержания приводит к дипольным взаимодействием или силами Ван-дер-Ваальса. Фулле существенному увеличению подвижности боковых цепей и незначи рит C60 с гцк-решёткой имеет одну октопору (средний радиус тельному уменьшению подвижности основной цепи. Наблюдаемые Roh = 2,06 Е при комнатной температуре) и две тетрапоры (средний отличия объясняются различным характером гидратации основной радиус Rth = 1,13 Е) в расчёте на молекулу фуллерена [1]. В этих гидрофобной цепи и полярных боковых фрагментов.

Спектры 1 H-ЯМР исследованных мембран имеют сложный ха- пустотах в качестве гостя могут располагаться малые молекулы, диа метр которых меньше диаметра поры или ненамного превышает та рактер, отражая гетерогенность протон-гидратных комплексов в со ставе мембран. Изменения, наблюдаемые в спектрах 1 H-ЯМР при ковой. Заполнение пор приводит к увеличению расстояния между центрами молекул фуллерена в решётке фуллерита.

изменении температуры и влагосодержания, указывают на затруд Нами был разработан новый метод допирования фуллерита при ненный обмен протонами между различными комплексами. Показа его высаливании из раствора [2]. Такое допирование можно прово но, что в условиях низкого влагосодержания протон, связанный с SO3 -группой, существует в виде комплекса H5 O+. Данные, получен- дить при комнатной или более низких температурах. Этим мето дом были получены фуллериты, интеркалированные Ar [3], CH4 [4], ные для мембран с карбоксильными группами, указывают на образо вание димерных комплексов состава COO 2H+ OOC. CH2 F2 [5–6] или O2 [7, 8]. Особенностью полученных нами образцов, которая отличает их от аналогичных образцов, полученных методом горячего прессования [9], явилась их большая стабильность во време ни, которая обусловлена большими размерами кристаллитов.

УДК 54.116 В фуллерите с брутто-формулой Arx C60 (0.60x0.75) постоян ная гцк-решётки равна 1,422 нм, температура ориентационного фа Ю.М. Шульга зового перехода в нём составляет –26 C. Эти величины заметно от личаются от параметров чистого фуллерита (1,416 нм и –13 C соот shulga@icp.ac.ru ветственно).

Институт проблем химической физики РАН Впервые был получен фуллерит C60, интеркалированный CH2 F2.

Получение и исследование фуллерита C60, ИК-спектры показали, что валентное колебание C-F (1058 см1 ) сме щено на 30 см1 в сторону низких волновых чисел относительно это интеркалированного малыми молекулами го колебания в газовой фазе. При этом полосы поглощения, обуслов ленные ИК-активными модами молекулы C60, своего положения не Хорошо известно, что фуллерен C60 может существовать в виде меняют.

газа (при температурах 450 C и выше) или твёрдого тела. Суще- Для интеркалированного молекулярным кислородом фуллерита ствование жидкой фазы для фуллерена пока не установлено. При С 60 при температуре вблизи 200 C обнаружено резкое на 3 порядка нормальных условиях фуллерен находится в виде твёрдого тела, ко- увеличение интенсивности ЭПР-сигнала с g-фактором 2.0023. Из по торое принято называть фуллеритом. Фуллерит (аналогия — графит) лученных данных был сделан вывод, что не концентрация кислорода может быть аморфным или кристаллическим. Переход из аморфного в образце, но продукты его взаимодействия с фуллереном определя состояния в кристаллическое (и наоборот) в циклах нагрев–охлажде- ют интенсивность ЭПР-сигнала. В ходе исследования газов, образу ние при нормальном давлении практически не происходит. Это свя- ющихся при нагреве исследуемого образца в вакууме, было установ зано с низкой температурой сублимации ( 450 C). Соотношение лено, что при температурах ниже 100 C из образца выделяется в между аморфной и кристаллической частью в фуллерите задается основном молекулярный кислород, при повышении температуры до процессом его получения.

Секция молекулярной физики Секция вычислительных моделей 200 C в газовой фазе помимо кислорода были обнаружены оксиды углерода CO и CO2. На кривой ДСК при температуре вблизи 200 C молекулярной физики был обнаружен интенсивный пик поглощения тепла, что указывает на необычное взаимодействие фуллерита с растворённым кислоро и физико-химической механики дом. Энтальпия фазового перехода гцк–пк уменьшается на 23% при нашреве образца до 300 C сухом аргоне. Это было связано с форми рованием внутри фуллерита продуктов окисления, которые тормозят свободное вращение молекул C60 и являются источником ЭПР-сигна ла.

Литература УДК 533.6.011.3:533.9:532: 1. Assink R.A., Schirber J.E., Loy D.A. [et al.]. An NMR study Г.В. Андреев of the Occupation of C 60 FSS interstitial sites by molecular species // J. Mater. Res. — 1992. — N. 7. — P. 2136–2140. AGV_05@rambler.ru 2. Shulga Y.M., Martynenko V.M., Shestakov A.F. [et al.]. Doping Московский физико-технический институт of fullerite with molecular oxygen at low temperature and pressure // (государственный университет) Russian Chem. Bull. — 2006. — V. 55, N. 4. — P. 687–696.

Численное моделирование динамики 3. Шульга Ю.М., Мартыненко В.М., Поляков С.Н. [и др.]. Фул лерит, интерколированный аргоном при комнатной температуре: син термика в замкнутом пространстве тез и физико-химические свойства // ЖНХ. — 2009. — T. 54, № 3. — с использованием метода динамических С. 423–428.

4. Шульга Ю.М., Мартыненко В.М., Баскаков С.А. [и др.]. Ис переменных следование состава газа, выделяемого при нагреве допированного ме таном фуллерита С60 // Масс-спектрометрия. — 2005. — T. 2, № 3. — Основной целью данной работы является сравнение эффективно С. 223–228.

сти метода нестационарных динамических переменных с методом ре 5. Шульга Ю.М., Мартыненко В.М., Баскаков С.А. [и др.]. Фул шения задач газовой динамики в «естественных переменных». Метод лерит С60, интеркалированный фреоном CH2 F2 // ЖФХ. — 2008. — нестационарных динамических переменных предназначен для чис Т. 82, № 7. — С. 1310–1314.

ленного решения задач расчёта структуры неустановившихся тече 6. Shulga Y.M., Martynenko V.M., Baskakov S.A. [et al.]. Structure ний вязкой сжимаемой жидкости при существенно дозвуковых ско and properties of fullerite C60 intercalated with CH2 F2 // Phys. Status ростях. Известны причины значительной сложности решения уравне Solid RRL. — 2009. — V. 3, N. 2. — P. 43–45.

ний Навье–Стокса. Они заключаются в существовании сильно разли 7. Shulga Y.M., Martynenko V.M., Open’ko V.V. [et al.]. Oxidation чающихся временных масштабов акустических и газодинамических of C60 Fullerite by Interstitial Oxygen // J. Phys. Chem. — 2008. — процессов.

V. 112, N. 32. — P. 12096–12103.

В настоящей работе на примере задачи о динамике термика в 8. Шульга Ю.М., Куликов А.В., Мартыненко В.М. [и др.]. Вли замкнутой области анализируется метод нестационарных динамиче яние вакуумного отжига на концентрацию радикалов в фуллерите ских переменных. Основная идея этого метода состоит в использова С60 // ЖФХ. — 2008. — № 8. — С. 1479–1482.

нии для решения газодинамической части задачи динамических пере 9. Sundqvist B. Interaction between C-60 and gases under pressure менных («вихрь–функция тока»), в которых из уравнений движения // Low Temperature Physics. — 2003. — V. 29, N. 5. — P. 440–444.

Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 147 148 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ исключается давление. Однако как известно, динамические перемен- УДК 535.233+536. ные невозможно ввести в случае, когда рассматривается неустановив Д.А. Андриенко шееся движение сжимаемого газа. В то же время при решении дву мерных задач дозвукового обтекания областей локального нагрева daniilandrienko@gmail.com газа было установлено, что группа методов, использующих динами Московский физико-технический институт ческие переменные, оказалась весьма эффективной. Если при этом (государственный университет) учесть, что задачи дозвуковой динамики чрезвычайно трудоемки и Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН требуют для своего решения значительного расчётного времени, то Решение уравнения переноса излучения становится понятной необходимость развития более эффективных ме тодов.

вариантом центрированного в объёме Рассматриваемый в данной работе метод нестационарных динами метода конечного объёма, основанного ческих переменных позволяет оставаться в рамках подхода, реализу ющего переменные «вихрь–функция тока» и сохранить его большую на центрально-разностной аппроксимации эффективность. Этого удаётся достичь путём введения новой функ ции, для нахождения которой необходимо решить уравнение перено При инженерном проектировании гиперзвуковых самолётов и кос са.

мических аппаратов, участвующих в программах по возвращении на Литература Землю, очень важно точно и грамотно составить картину термодина 1. Райзер Ю.П., Суржиков С.Т. Двумерная численная модель ра- мических характеристик поля течения вокруг аппарата с целью кор ректного проектирования их тепловой защиты. Последние результа диационных и конвективных процессов в непрерывном оптическом ты моделирования обтекаемых тел показали, что при скоростях входа разряде // Препр. ИПМ АН СССР. — № 344. — 1988. — 32 с.

2. Суржиков С.Т. Вычислительная модель излучающего термика в атмосферу порядка 20–40 махов объёмная плотность энергии излу чения нагретого газа такова, что плотность радиационного потока в нестационарных динамических переменных // Матем. моделирова к поверхности аппарата имеет величину, соизмеримую с плотностью ние. — 1995. — Т. 7, № 8. — С. 3–24.

3. Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. — М.: конвективного потока.

В данной работе уравнение переноса селективного излучения в Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006. — 639 с.

нерассеивающей среде записывается в произвольной двумерной гео метрии, в которой введена система конечных объёмов. Для каждого из этих объёмов уравнение диффузии излучения таково:

dV + (f dy gdx) = QdV, t Vij Sk Vij записывается в декартовой системе координат [1]:

= + + G, D D t x x y y где D = 1/3 — коэффициент диффузии излучения, — коэффици ент поглощения излучения в объёме, G — функция источников излу чения.

Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 149 150 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ Основываясь на центрально-разностной аппроксимации потоков, УДК 523. для произвольного четырёхугольного ABCD-объёма можно запи А.И. Гилажев сать аппроксимацию потоков через границы этого объёма в виде fij = 1 (fi + fj ), gij = 1 (gi + gj );

здесь i,j — узлы элементарного aidar.gilazhev@gmail.com 2 объёма, f = D, g = D — компоненты диффузного потока. Московский физико-технический институт x y Компоненты потока в точке вычисляются как среднее значение (государственный университет) производной по объёму: fA = D, gA = D. Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН x y A A Искомая девятиточечная численная схема, разрешаемая впослед Обзор некоторых МГД-процессов ствии неявным методом установления, получается с помощью балан в магнитосфере Солнца сового соотношения следующего вида:

(V )ij + [fij (yj yi ) gij (yj yi )] = QV. Представлен анализ задач МГД-магнитосферы Солнца. Выделе t ij i = 1,4 ны для обсуждения следующие проблемы:

j = 1,4 — образование и динамика пятен в фотосфере Солнца, — природа вспышек на поверхности Солнца, Получаемое распределение компонент плотности потока излучения — образование факелов, сравнивается с аналитическим решением для плоского случая: — динамика протуберанцев.

Дан анализ общих понятий МГД, используемых при описании ди H намики магнитосферы Солнца.

W ( ) = 2 S ( ) E2 ( ) d S ( ) E2 ( ) d. Обсуждается постановка некоторых задач МГД применительно к физике Солнца.

0 Литература Здесь — оптическая толщина излучающего слоя, E2,E3 — интегро экспоненциальные функции, S — изотропная функция источников 1. Пикельнер С.Б. Основы космической электродинамики. — М.:

излучения, в данной задаче полагаемая интегральной интенсивности Наука, 1966. — 407 с.

излучения абсолютно чёрного тела.

2. Альвен Г., Фельтхаммар К.Г. Космическая электродинами Литература ка. — М.: Мир, 1967. — 260 с.

3. Archontis V., Morento-Insertis F., Galsgaard K., [et al.].

1. Суржиков С.Т. Тепловое излучение газов и плазмы. — М.: Изд Emergence of magnetic ux from the convention zone into the corona во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. — 543 с.

// A & A. — 2004. — V. 426, N. 3. — P. 1047–1063.

Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 151 152 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 539.196.5+533.75 коэффициентов Данхама, которые связаны со спектроскопическими константами.

В.С. Голощук Такой метод неплохо описывает статистическое поведение в обла сти умеренных температур. Однако в области высоких температур vladislava.goloshchuk@gmail.com могут сказываться различные факторы:

Московский физико-технический институт 1) отсутствие данных по спектроскопическим константам для вы (государственный университет) соких температур;

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН 2) влияние неадиабатики;

Особенности расчёта статистических сумм 3) неидельность выбранного потенциала межъядерного взаимо действия.

для двухатомных молекул в широком Целью данной работы является демонстрация влияния различ диапазоне температур в равновесных ных «поправок» на итоговый результат расчёта термодинамических свойств. Первая проблема решается в области очень высоких тем условиях ператур простым методом расчёта статистической суммы для i-го электронного состояния через второй вириальный коэффициент:

В настоящее время все большую актуальность приобретают за дачи физической и химической механики в области высоких темпе (eVi (R)/kБ T 1)R2 dR, Bi = ратур. Задачи, связанные с расчётом основных термодинамических и оптических свойств среды, имеют широкое практическое примене ние. Таким образом, статистические методы вычислений термодина где V (R) — потенциал межъядерного взаимодействия;

R — расстоя мических функций и расчёта химического равновесия приобрели к на ние.

стоящему времени очень большое значение. Относительная точность Для обобощения результатов на область умеренных и просто высо и простота этих методов открывают широкие возможности для их ких температур вводится понятие фазового сдвига, который позволя дальнейшего применения при решении ряда теоретических и практи ет учесть кроме связанных и квазисвязанных колебательных уровней ческих задач.

также и диссоциативные уровни:

Методы, которыми пользуются сегодня, заключаются в вычисле нии статистических сумм согласно следующим формулам:

mA 1/ i,JKB () = 0 Vi,J (R) dR W nmax vmax Jmax,v hc Qint = g(i,J) exp Eint, Vi = 0 kБ T n v=0 Jmin где Eint — внутренняя энергия двухатомной молекулы в данном кван- J(J + 1) dR, товом состоянии;

J — вращательное квантовое число;

v — колебатель mA R ное квантовое число;

n — главное квантовое число;

h — постоянная Планка;

c — скорость света;

kБ — константа Больцмана;

T — тем где — энергия;

— постоянная Планка;

mA — приведённая мас пература;

g(n,J) — статистический вес данного квантового состоя са молекулы;

i,JKB — фазовый сдвиг для i-го электронного и J-го W ния. При этом суть метода состоит в следующем: наблюдаемые энер вращательного квантового состояния. Кроме того, изучение поведе гии перехода аппроксимируются аналитическими выражениями как ния фазового сдвига как функции от энергии позволяет определять функции колебательного и вращательного квантовых чисел. В насто максимальные значения квантовых чисел.

ящее время такое аппроксимирование достигается единым набором Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 153 154 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 533.9. В области низких и умеренных температур продемонстрировано влияние неадиабатики для молекулы водорода. Расчёты поправки А.С. Дикалюк производились по формулам aleks.dikalyuk@gmail.com Ev,J = a0 (v) + a1 (v)x + a2 (v)x2 + a3 (v)x3, Московский физико-технический институт (государственный университет) где x = J(J + 1);

ai (v) — константы, зависящие от колебательного Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН квантового числа. Для H2 эти коэффициенты можно найти в [1].

Проблема получения наилучшего потенциала межъядерного вза О результатах моделирования пылевой имодействия является ключевой. Она разрешена в общем виде для компоненты методами молекулярной двухатомных молекул, для которых потенциал принимает вид динамики в тлеющем разряде re n 1 + Rm,n /rmn (r)yp(r) VMLR (r) = De 1 mn e, 1 + Rm,n /re r Системы, в которых заметную роль играют процессы самооргани зации, интересны как с прикладной, так и фундаментальной точки De (re )n MLR (r) = ln 2 зрения. Однако описание таких систем зачастую затруднено ввиду, C 1 + Rm,n сложной и многообразной физики взаимодействия между её различ n mn r e ными частями. Несомненно, пылевая плазма относится к такому клас rp re p су объектов, несмотря на то, что её изучением занимаются уже очень yp = p p, r + re длительное время, все ещё нет общепринятых методов её моделиро вания.

Cm Rm,n =, В данной работе представлена попытка одновременного модели Cn рования как газового разряда, так и пыли, которая туда помещена.

где De — энергия диссоциации;

r — расстояние;

re — равновесное Моделирование тлеющего разряда основано на уравнениях диффузи расстояние;

параметры m, n, p, Cm, Cn подбираются так, чтобы ми онно-дрейфовой модели [1, 2];

заряд частиц полагается постоянным;

нимизировать некоторый «параметр подгона». Для основного состо движение частиц моделируются с помощью метода молекулярной ди яния молекулы азота эти параметры найдены в [2].

намики с учётом различных сил: тяжести, влияние поля разряда, си Вывод. Любые затабулированные термодинамические свойства, лы трения частицы о нейтральную компоненту разряда, силы ионно например, таблицы JANAF, которые основываются на использовании го увлечения (учитывается вклад от рассеяния ионов на частице и их данхамовских значений молекулярных постоянных, будут неправдо непосредственное столкновения с частицей), взаимодействие между подобны при высоких температурах.

пылевыми частицами по потенциалу Дебая–Хюккеля [3, 4, 5].

В работе рассмотрен режим существования пылевой плазмы при Литература 1, здесь P — параметр Хавнеса. При таком подходе можно P 1. Wolniewicz L. Nonadiabatic energies of the ground state of the не учитывать влияние пылевой компоненты на тлеющий разряд [6].

hydrogen molecule // J. Chem. Phys. — 1995. — V. 103, N. 5. — Представлены результаты моделирования для различных пара P. 1792–1799. метров разряда (давление, напряжение на источнике ЭДС соответ 2. Roy R.J.Le, Huang Y. An accurate analytic potential function for ственно 1 Тор, 600 В;

1 Тор, 2000 В;

2 Тор, 2000 В), различных разме ground state N2 from a direct-potential-t analysis of spectroscopic data ров частиц (4, 8, 10 мкм). Исследовано влияние количества модели // J. Chem. Phys. — 2006. — V. 125, N. 16. — P. 164310–16430-12. руемых частиц и их начального пространственного распределения на Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 155 156 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ мика полимеров;

— структура и динамика органических молекул;

— динамику подсистемы и образующиеся в результате этого движения астрофизика.

структуры в ней (рассматривалось 400 и 4000 частиц).

В данной работе основное внимание уделяется задачам газовой Литература динамики. Рассматривается алгоритм моделирования скорости диссо циации и времени колебательной релаксации двухатомных молекул.

1. Райзер Ю.П. Физика тлеющего разряда. — М.: Наука, 1992. — Представлены предварительные результаты решения задачи о терма 537 с.

лизации атомов аргона в различных термодинамических системах.

2. Суржиков С.Т. Физическая механика газовых разрядов. — М.:

МГТУ им. Баумана, 2006. — 640?. Литература 3. Davoudabadi M., Mashayek F. Simulation of nanoparticle dynamics 1. Метод молекулярной динамики в физической химии / Под in low-pressure cold plasma reactor // 44th AIAA Aerospace science ред. Ю.К. Товбина. — М.: Наука, 1996. — 334 с.

meeting and exhibit. — 2006. — P. 1. — 15.

2. Котов Д.В., Суржиков С.Т. Моделирование скорости диссо 4. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А. [и др.]. Пылевая плазма циации и времени колебательной релаксации двухатомных молекул // УФН. — 2004. — Т. 174, № 5. — С. 495–544.

методом молекулярной динамики // Теплофизика высоких темпера 5. Цытович В.Н. Плазменно-пылевые кристаллы, капли и облака тур. — 2008. — Т. 46, № 5. — С. 664–673.

// УФН. — 1997. — Т. 167, № 1. — С. 57–99.

6. Sukhinin G.I., Fedoseev A.V., Ramazanov T.S. [et al.]. Dust particle charging in DC glow discharge plasma // 28th International Conference on Phenomena in Ionized Gases. — 2007. — P. 2215. — 2218.

УДК 662. А.С. Ефимов УДК 533.1+533.6 lamb_1@rambler.ru Московский физико-технический институт О.О. Драненко (государственный университет) olga_dranenko@phystech.edu Горение пористых частиц углерода Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН в воздухе Применение метода молекулярной динамики к решению задач структуры Рассмотрена модель горения частицы углерода с большой вели чиной пористости в воздухе, которая учитывает протекание гетеро и динамики вещества генных и гомогенных химических реакций внутри пористой частицы и теплообмен излучением. При рассмотрении процессов в газе над В данной работе представлен обзор задач структуры и динами- поверхностью частицы были определены границы области, которой ки вещества, решаемых в настоящее время методом молекулярной принадлежит зависимость скорости горения от температуры части динамики. Рассмотрены основные алгоритмы на основе актуальных цы.

задач из различных научных областей. Обсуждается специфика при- Показана возможность существования двух режимов горения: вы менения метода к различным динамическим системам. сокоскоростного, в котором реакция углерода с кислородом протека Анализируются следующие задачи: — физическая кинетика высо- ет в слое у поверхности частицы, и низкоскоростного, в котором ре котемпературных газов и плазмы;

— прочность материалов;

— дина- акция идёт во всем объёме частицы. В работе предполагается найти Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 157 158 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ скорость горения в зависимости от внешнего давления, температуры дипольное строение рассматриваемой молекулы, причина названного и размера частицы по известным кинетическим уравнениям горения обстоятельства связывается с возможностью перемены знака поверх частицы в кислороде. Для расчётов используются уравнение для го- ностного заряда клеточной мембраны, которая приводит к тому или могенной реакции монооксида углерода и кислорода, уравнение для иному способу закрепления одномолекулярного слоя воды на сопря гетерогенной реакции углерода с диоксидом углерода и найденные в гаемой с ним поверхности.

предыдущих работах уравнения [1] для гетерогенной реакции углеро- В работе [1] было показано, что наиболее адекватным математиче да с диоксидом кислорода в высокотемпературном и низкотемпера- ским описанием упругой электронной поляризации воды является её турном режимах. «кибернетическая модель», параметрический синтез которой основы вается на базе квантово-механической трактовке электронной конфи Литература гурации ионизированного атома кислорода, учитывающей механизм 1. Гремячкин В.М. О кинетике гетерогенных реакций углерода с образования его ковалентной химической связи с двумя частицами водорода. Предлагаемый в указанной статье подход предоставляет кислородом при горении пористых частиц углерода в кислороде // возможность численного определения экранирующих вкладов опти Физика горения и взрыва. — 2006. — Т. 42, № 3. — С. 11–22.

2. Gremyachkin V.M., Fortsch D., Schnell U. [et al.]. A model of ческих электронов исследуемой молекулы, потенциально позволяю щих сформировать достаточно обоснованную визуальную модель её the combustion of a porous carbon particle in oxygen // Combust & внешней и внутренней электронной конфигурации.

Flame. — 2002. — V. 130. — P. 161–170.

3. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: cпавоч- Следует отметить, что описываемое исследование в конечном ито ге было сведено к стандартному расчёту моментов инерции уравнове ник / Под ред. В.П. Глушко. — М.: Наука, 1978.

шенной системы, то есть решению типовой задачи классической меха ники. Однако аналогичные изыскания, проведённые ранее другими авторами, обычно не принимают во внимание наличие у молекулы УДК 519.713 воды электронной оболочки, образованной электронными орбиталя ми химически связанных элементов водорода и кислорода. Кроме то В.В. Еремина, Ю.В. Босяк, И.В. Бурчик го, адекватное описание электронной конфигурации молекулы воды само по себе является весьма актуальной проблемой [2], поэтому её marinecops@mail.ru, marinecops@mail.ru, marinecops@mail.ru достаточно эффективное решение, найденное в рамках кибернетиче Амурский государственный университет ской теории поляризации диэлектриков, может оказаться весьма по Расчёт моментов инерции закреплённых лезным для специалистов, занимающихся исследованиями на стыке физики конденсированного состояния и биофизики.

молекул воды на базе кибернетической Практические результаты, непосредственно полученные авторами модели её электронной конфигурации настоящей работы, позволяют сформулировать следующие научные выводы [3].

Во-первых, численные значения моментов инерции закреплённой В последнее время особый интерес вызывает проблема всесторон молекулы воды, вычисленные с учётом наличия у неё электронной него изучения особенностей различных процессов, происходящих в оболочки, оказываются примерно в двадцать раз больше соответству воде на молекулярном уровне. Например, как показывают новейшие ющих инерционных характеристик свободной молекулы.

биофизические исследования, нейрофизиологические свойства кле При этом аналогичные расчёты, выполненные в рамках рассмот ток определяются диэлектрической проницаемостью их мембран, ко рения картины закрепления H2 O на заряженной поверхности без учё торая в свою очередь обусловливается поляризационными характе та её электронной оболочки, то есть прямом сопряжении поверхности ристиками закреплённых на них молекул H2 O. При этом, учитывая Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 159 160 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ с узлами молекулярного каркаса, дают величины, порядок которых природы. Подобное положение вещей естественным образом пред совпадает с параметрами свободной молекулы. определяет неизбежную актуальность проблемы всестороннего изу Во-вторых, моменты инерции молекулы воды, закреплённой на чения состава, структуры и свойств воды, рассматриваемой как в положительно заряженной поверхности частицей кислорода, вычис- виде совокупности её отдельных молекул, так и с учётом существова ленные с учётом существования электронной оболочки, оказываются ния их различных соединений. Кроме того, сама сущность релакса больше, чем её моменты инерции в случае закрепления частицами ционной поляризации воды состоит в переориентации молекулярных водорода на поверхности, обладающей отрицательным зарядом. ансамблей воды, происходящей под воздействием электромагнитного В свою очередь теоретические расчёты инерционных параметров поля.

молекулы H2 O, проводимые без учёта наличия у неё электронной Ключевое значение для любых структур с участием воды имеют оболочки, дают полностью противоположные результаты. уголковая конфигурация H2 O и распределение электрических заря дов составляющих её частиц. Современные научные теории, обосно Литература вывающие причину особенных физико-химических свойств воды, свя 1. Костюков Н.С., Еремина В.В., Тюрина С.Ю. Построение оп- зывают их с геометрическими аспектами строения её молекулы и ос новываются на величине валентного угла HOH. На текущий момент тимальной модели процесса упругой электронной поляризации воды данная молекулярная характеристика установлена с высокой степе // Перспективные материалы. — 2006. — № 6. — С. 27–33.

2. Фок М.В. Истинные размеры и форма молекулы воды и их нью достоверности и составляет 104,523Є. Кроме того, у отдельно взятой молекулы воды существует уникальное свойство, проявляю влияние на её свойства // Научная сессия МИФИ-2006: cб. науч. тр. — щееся только в присутствии других молекул — способность образовы М.: МИФИ, 2006. — Т. 5. — С. 163–164.

3. Еремина В.В. Сравнительный анализ моментов инерции сво- вать водородные связи между атомами кислорода двух оказавшихся рядом молекул.

бодной и закреплённой молекулы воды // Информатика и системы Основным результатом первой части описываемого исследова управления. — 2009. — № 1(19). — С. 46–54.

ния [1] является возможность утверждения того, что основной вклад в релаксационную поляризацию воды, заполненного отдельными мо лекулами H2 O, а также их молекулярными ансамблями наиболее УДК 519.713 естественных форм вносят только пятимолекулярные конгломера ты H2 O. При этом их практически реализованные визуальные моде В.В. Еремина, Д.А. Уляхина ли позволяют выявить геометрические параметры, необходимые для компьютерной реализации имитационного моделирования диэлектри marinecops@mail.ru, marinecops@mail.ru ческих спектров исследуемой жидкости, имеющих место в диапазоне Амурский государственный университет технических частот приложенного электрического поля.

Имитационное моделирование В свою очередь научные результаты, полученные в рамках вто рой части описываемого исследования [2], позволили дополнить вы молекулярных ансамблей воды шеозначенные выводы. Во-первых, основной вклад в релаксационную поляризацию воды вносят только её молекулярные конгломераты как Планетарный масштаб значения самой обыкновенной воды в жиз- объективно обладающие собственным дипольным моментом, вклад ни человечества определяется весьма широким набором её фундамен- же кластерных соединений равен нулю. Во-вторых, специфическое тальных качеств, например, возможностью выступать в роли универ- структурирование конечного объёма H2 O, реализуемое с целью полу сального растворителя или же представлять собой основной состав- чения определённых концентраций кластеров и конгломератов, поз ной компонент бесчисленного множества объектов живой и неживой воляет существенно менять оптические и диэлектрические свойства Секция вычислительных моделей молекулярной физики и физико-химической механики 161 162 52-я научная конференция МФТИ ФМБФ УДК 533.6.01+519.625. воды на базе её одного и того же исходного химического состава.

Отметим, что подобные теоретически выявленные обстоятельства хо М.К. Ермаков рошо согласуются с данными современных исследований физических свойств структурированной воды. ermakov@ipmnet.ru И, наконец, главное содержание третьей части описываемого ис- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН следования представляет собой описание прикладной вычислитель О возможностях матричных методов ной методики [3], которая позволяет достаточно эффективно имити ровать как визуальные модели молекулярных ансамблей воды, так и в приложении к задачам физической её широкодиапазонные поляризационные спектры воды с помощью аэромеханики авторского программного продукта [4].

Отметим, что синтез предлагаемых авторами математических описаний был осуществлен с позиций современного системного под В работе рассмотрены вопросы применения матричных методов хода путём интеграции фундаментальных положений классической Ньютона–Крылова к решению системы нелинейных уравнений, по теории поляризации диэлектриков с основными принципами теории лучаемых при дискретизации уравнений в частных производных, и моделирования сложных систем, а также использования идеологии и алгебраического многосеточного метода к решению системы линей методологии технической кибернетики.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 



 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.