Поиск в базе сайта:
Моделирование обратных мицелл сферической формы icon

Моделирование обратных мицелл сферической формы




Скачать 22.03 Kb.
НазваниеМоделирование обратных мицелл сферической формы
Дата конвертации23.05.2015
Вес22.03 Kb.
КатегорияТексты

Моделирование обратных мицелл сферической формы

Невидимов АВ

Научный сотрудник, кандидат химических наук

Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия

E-mail: nevidimovsasha@yandex.ru
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) способны формировать в неполярных растворах объекты разнообразной формы: сферические или цилиндрические обратные мицеллы (ОМ), плоские двойные слои и другие структуры. Строение формируемого агрегата можно предсказать с помощью параметра упаковки молекулы ПАВ:



где v представляет собой объём полярной части ПАВ, a0 — равновесная площадь поперечного сечения, lc — длина полярной части ПАВ. Если P < 1/3, то такой ПАВ формирует ОМ сферической формы, если 1/3 < P < 1/2, то образуются цилиндрические ОМ, если 1/2 < P < 1, то формируются плоские двойные слои [1]. Например, для одного из самых хорошо исследованных ПАВ, Аэрозоля ОТ (АОТ), P < 1/3 — такой ПАВ формирует сферические ОМ. Для другого ПАВ, нонилфенилового эфира поли(5)оксиэтилена, также известного как NP5, Р немного меньше 1/2, поэтому такой ПАВ образует цилиндрические ОМ. Рассуждения с использованием Р справедливы для случая, когда в неполярном растворителе присутствует лишь молекулы одного ПАВ.

В данной работе с помощью моделирования показано, что при добавлении молекул воды или молекул второго ПАВ возможно формирование сферических обратных мицелл даже в случае, если параметр упаковки больше 1/3 для одного или двух ПАВ. При этом нельзя ограничиться лишь математическим моделированием, поскольку оно не учитывает взаимодействия между молекулами ПАВ и воды. Например, математическое моделирование показывает, что если в неполярном растворителе присутствуют молекулы NP5, то формирование сферических ОМ возможно при соотношении молекул воды и ПАВ (параметр W) уже больше 0.25, при этом вся вода должна располагаться строго в центре ОМ и никак не проникать в объём полярных групп NP5. Однако если в центре ОМ расположить несколько молекул воды, то последняя неизбежно будет проникать в слой полярных групп NP5, из-за чего в центре мицеллы потребуется больше воды. С помощью молекулярно-динамического моделирования было показано, что существование сферических обратных мицелл NP5 возможно при W > 5. При меньших значениях W мицеллы сильно вытянутые. Также с помощью математического моделирования показано, при какой минимальной доле АОТ в качестве второго ПАВ в мицеллах NP5 возможно образование смешанных ОМ сферической формы. Показано также, что если мицеллы образованы двумя ПАВ, каждое из которых в отдельности не способно формировать сферические ОМ, то в определённом интервале соотношений между количествами этих ПАВ смешанные мицеллы могут иметь сферическую форму. Такими ПАВ могут быть NP5 и, например, NP10 (нонилфениловый эфир поли(10)оксиэтилена), для которых параметры упаковки одинаковые и превышают 1/3.

Компьютерное моделирование проводили с помощью свободно-распространяемого пакета молекулярной динамики NAMD 2.9 [2] на кластерах Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН [3] и Института проблем химической физики РАН [4] с привлечением от 4 до 128 ядер процессоров. Работа выполнена при поддержке РФФИ — мой первый грант (проект № 12-03-31496 мол_а).

1. Mitchell, D.J. Micelles, Vesicles and Microemulsions // Journal Chemical Society. 1981, №77(2). p. 601-629.

2. www.ks.uiuc.edu/Research/namd (Программа молекулярной динамики NAMD).

3. www.jscc.ru (Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН).

4. cc-ipcp.icp.ac.ru (Серверы Института проблем химической физики РАН).

Похожие:




©fs.nashaucheba.ru НашаУчеба.РУ
При копировании материала укажите ссылку.
свазаться с администрацией