ИСТИНА

В диссертационной работе, в рамках мезомасштабной техники моделирования на основе метода диссипативной динамики частиц было выполнено изучение механизмов структурных превращений, реализуемых в трех молекулярных системах: цистеин серебряном растворе, растворе цепей блокПВКЛ-ПВИ-ПВКЛ-сополимера в хорошем/плохом растворителе и нанокомпозитах из сопряженных полимеров и неорганических наночастиц. Все выбранные системы по своей природе представляют собой трехкомпонентные коллоидные дисперсии, в которых способны формироваться надмолекулярные структуры, в результате процессов самосборки. На основе результатов выполненных исследований можно сделать следующие выводы: 1) Изучено влияние низкомолекулярной соли инициатора гелеобразования на структуру цистеин серебряного раствора. Для этого был разработан способ учета электролита в мезомасштабных моделях, что позволило воспроизвести основные фазовые состояния системы, коррелирующие с лабораторными экспериментами. Показано, что причиной перехода ЦСР в гелеобразное состояние является снижение растворимости кластеров цистеината серебра в узком диапазоне концентраций электролита. 2) С помощью разработанной модели, воспроизводящей условия синтеза мультиблок-сополимеров на основе N-винилкапролактама (ВКЛ) и N-винилимидазола (ВИ), определены условия получения сополимерных цепей со структурой блокПВКЛ-ПВИ-ПВКЛ, формирующих в условиях плохого растворителя для ВКЛ-блоков компактные глобулярные наноструктуры. Для цепей из 400 мономеров они образуются при длине инициирующего блока в 150 мономеров ВКЛ в реакционной смеси, содержащей 60-70 vf% ВИ. В этом случае глобулы имеют структуру «ядро-оболочка». Ядро образуется из инициирующего блока на основе ВКЛ, а корона состоит из присоединенного блока на основе ВКЛ и ВИ. При этом, гидрофобные блоки играют роль якорных агентов, заставляющих агрегировать присоединенный блок на гидрофобное ядро, а гидрофильные участки цепи формируют гидрофильную корону. 3) Изучение свойств глобул на основе блокПВКЛ-ПВИ-ПВКЛ-сополимеров выявило их агрегативную неустойчивость в следствии наличия коротких гидрофобных сомономеров в гидрофильной короне. Это является следствием случайного характера присоединения сомономеров винилкапролактама и винилимидазола. Дополнительно выполненное моделирование указывает на возможность стабилизации глобул посредством использования сурфактантов. 4) Разработаны две концепции управления морфологией фотоактивного слоя пластиковых солнечных батарей на основе органо-неорганических нанокомпозитов, состоящих из сопряженных сополимеров (доноров электронов) и неорганических наночастиц (акцепторы электронов). 5) Первая концепция использует хорошо известное свойство АВ-диблок-сополимеров, формировать в ходе микрофазного разделения термодинамически устойчивые домены с кубической симметрией при определенном химическом строении блоков и соотношения их длин. Дополнительно предполагается, что один из блоков должен иметь хорошую совместимость с наночастицами. В этом случае, в системе должны формироваться сетчатые бинепрерывные транспортные пути, обладающие морфологией двойного гироида (состоящие из доменов, образованных донорной и акцепторной компонентами) для носителей зарядов. Разработанная мезомасштабная модель предсказывает, что целевую структуру фотоактивного слоя можно получить, когда в СП цепи доля блока совместимого с НЧ составляет 0.4, а отношение весовых долей сополимер/НЧ составляет 1/20. 6) Вторая концепция базируется на предположении, что путем выбора лигандов, покрывающих наночастицы (изменяющих взаимодействие полимера с наночастицами) и их весовой доли, можно добиться равномерного распределения НЧ в объеме фотоактивного слоя. Согласно предсказаниям разработанной мезомасштабной модели, когда разница параметров растворимости полимера и лигандов меньше 1.5 (Дж/см^3)^(1/2), а отношение весовых долей сополимер/НЧ составляет 1/20, наночастицы могут формировать единый перколирующий (или «бесконечный» в ячейке моделирования) кластер. При этом полимер также образует 3D непрерывную структуру. Таким образом, в такой фотоактивной ячейке должны возникать бинепрерывные транспортные пути для носителей зарядов.