Geometric Features of Structuring of Amphiphilic Macromolecules on the Surface of a Spherical Nanoparticle

D. A. Mitkovskiy; Митьковский Д. А.; A. A. Lazutin; Лазутин А. А.; A. S. Ushakova; Ушакова А. С.; A. L. Talis; Талис А. Л.; V. V. Vasilevskaya; Василевская В. В.

doi:10.31857/S2308114723700280

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРИРОВАНИЯ АМФИФИЛЬНЫХ МАКРОМОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ СФЕРИЧЕСКОЙ НАНОЧАСТИЦЫ

Авторы: Митьковский Д.А.¹^,2, Лазутин А.А.¹, Ушакова А.С.¹, Талис А.Л.¹, Василевская В.В.¹^,3
Учреждения:
1. Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Факультет фундаментальной физико-химической инженерии
3. Химический факультет
Выпуск: Том 65, № 1 (2023)
Страницы: 5-13
Раздел: Статьи
URL: https://ogarev-online.ru/2308-1147/article/view/139210
DOI: https://doi.org/10.31857/S2308114723700280
EDN: https://elibrary.ru/HTLEVM
ID: 139210

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом компьютерного эксперимента исследованы особенности самоорганизации амфифильных гомополимеров, плотно привитых к сферической наночастице и помещенных в селективный растворитель. Определены условия, при которых макромолекулы образуют тонкие мембраноподобные слои, окружающие наночастицу. Впервые показано, что возникающие полимерные структуры могут быть аппроксимированы полными вложенными минимальными поверхностями, удовлетворяющими представлениям Вейерштрасса, а именно: геликоидом, катеноидом, поверхностями Эннепера и Косты. Математические конструкции, определяющие такие минимальные поверхности, выделяют новый тип упорядочения полимерных структур и определяют классификацию его симметрии, подобную классификации кристаллов по федоровским группам. Расчеты для двух рассмотренных наборов параметров показывают энергетическую выгодность структур, аппроксимируемых геликоидом, по сравнению со структурами, аппроксимируемыми другими минимальными поверхностями.

Список литературы

Bates F.S., Fredrickson G.H. // Annu. Rev. Phys. Chem. 1990. V. 41. P. 525.
Lodge T. // Mikrochim. Acta. 1994. V. 116. P. 1.
Hamley I.W., Koppi K.A., Rosedale J.H., Bates F.S., Almdal K., Mortensen K. // Macromolecules. 1993. V. 26. P. 5959.
Block Copolymers in Nanoscience / Ed. by M. Lazzari, G. Liu, S. Lecommandoux. Darmstadt: Wiley, 2006.
Lodge T.P. // Macromol. Chem. Phys. 2003. V. 204. P. 265.
Leibler L. // Macromolecules. 1980. V. 13. P. 1602.
Semenov A.N. // JETP. 1985. V. 61. P. 733.
Ерухимович И.Я., Хохлов А.Р. // Высокомолек. соед. А.1993. Т. 35. № 11. P. 1808.
Floudas G., Hadjichristidis N., Tselikas Y., Erukhimo-vich I. // Macromolecules. 1997. V. 30. P. 3090.
Erukhimovich I., Abetz V., Stadler R. // Macromolecules. 1997. V. 30. P. 7435.
Erukhimovich I.Ya., Smirnova Yu.G., Abetz V. // Polymer Science A. 2003. V. 45. № 11. P. 1093.
Smirnova Y.G., ten Brinke G., Erukhimovich I.Ya. // J. Chem. Phys. 2006. V. 124. 054907.
Erukhimovich I.Y. // Eur. Phys. J. E. 2005. V. 18. P. 383.
Nap R., Sushko N., Erukhimovich I., ten Brinke G. // Macromolecules. 2006. V. 39. P. 6765.
Kriksin Y.A., Khalatur P.G., Erukhimovich I.Ya., ten Brinke G., Khokhlov A.R. // Soft Matter. 2009. V. 5. P. 2896.
Glagoleva A., Erukhimovich I., Vasilevskaya V. // Macromol. Theory Simul. 2013. V. 22. P. 31.
Erukhimovich I. // Polymer Science C. 2018. V. 60. № 2. P. 49.
Lee S., Bluemle M.J., Bates F.S. // Science. 2010. V. 330. P. 349.
Hajduk D.A., Harper P.E., Gruner S.M., Honeker C.C., Kim G., Thomas E.L., Fetters L.J. // Macromolecules. 1994. V. 27. P. 4063.
Thomas E.L., Alward D.B., Kinning D.J., Martin D.C., Handlin D.L., Fetters L.J. // Macromolecules.1986. V. 19. P. 2197.
Khandpur A.K., Foerster S., Bates F.S., Hamley I.W., Ryan A.J., Bras W., Almdal K., Mortensen K. // Macromolecules. 1995. V. 28. P. 8796.
Reddy A., Feng X., Thomas E.L., Grason G.M. // Macromolecules. 2021. V. 54. P. 9223.
Mosseri R., Sadoc J.F. // J. Phys. Colloques. 1990. V. 51. C7–257.
Talis A., Everstov A., Kraposhin V. // Acta Crystallogr. A. 2021. V. 77. P. 7.
Castle T., Evans M.E., Hyde S.T., Ramsden S., Robins V. // Interface Focus. 2012. V. 2. P. 555.
Вайнштейн Б.К. Современная rристаллография. М.: Наука, 1979. Т. 1.
Тужилин А.А., Фоменко А.Т. Элементы геометрии и топологии минимальных поверхностей. М.: URSS, 2022.
Фоменко А.Т. Вариационные методы в топологии. М.: Наука, 1982.
Anetor L. Minimal Surfaces Embedded in Euclidean Space, aster. Differential Geometry. Bucharest: Geometry Balkan Press, 2016.
Pu W.-F., Ushakova A., Liu R., Lazutin A.A., Vasilevskaya V.V. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 234903.
Ushakova A.S., Lazutin A.A., Vasilevskaya V.V. // Macromolecules. 2021. V. 54. P. 6285.
Ushakova A.S., Vasilevskaya V.V. // Polymers. 2022. V. 14. P. 4358.
Saraev Z.R., Lazutin A.A., Vasilevskaya V.V. // Molecules. 2022. V. 27. P. 8535.
Lazutin A.A., Vasilevskaya V.V. // Polymer. 2022. V. 255. P. 125172.
Хоффман Д., Кархер Г. Итоги науки и техники. Серия “Современные проблемы математики. Фундаментальные направления”. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. Т. 90. С. 13.
Löbling T.I., Haataja J.S., Synatschke C.V., Schacher F.H., Müller M., Hanisch A., Gröschel A.H., H Müller E. // ACS Nano. 2014. V. 8. P. 11330.
Plimpton S.J. // Computat. Phys. 1995. V. 117. P. 1.
Weeks J.D., Chandler D., Andersen H.C. // J. Chem. Phys. 1971. V. 54. P. 5237.
Verlet L. // Phys. Rev. 1967. V. 159. P. 98.
Smith J. // Compos. Sci. Technol. 2003. V. 63. P. 1599.
Bishop M., Kalos M.H., Frisch H.L. // J. Chem. Phys. 1979. V. 70. P. 1299.
Grest G.S., Kremer K. // Phys. Rev. A. 1986. V. 33. P. 3628.
Cho J., Ogata Y. // J. Geom. 2017. V. 108. P. 463.