Регистрация / Вход
Прислать материал

Самоорганизующиеся гетерополимерные нанореакторы

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3329
Организация
ИНЭОС РАН
Руководитель работ
Хохлов Алексей Ремович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Внебюджетные средства
1,94 млн
Конкурс
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований с участием иностранных научных организаций в области индустрии наносистем и материалов

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 30.09.2007
найдены и теоретически описаны системы, в которых образуются структуры с протяженной межфазной границей, перспективной для формирования поверхностных нанореакторов. В деталях исследованы мультиблочники, с двумя характерными масштабами, диблочники из гомополимерных и амфифильных мономерных звеньев, а также глобулярные макромолекулы – гомополимеры и сополимеры с белковоподобной статистикой распределения звеньев. Исследования проводились методами теоретической физики и методом компьютерного эксперимента (Монте Карло и молекулярной динамики), для чего нами были созданы оригинальные методики расчета и пакеты компьютерных программ. Следует отметить, что в большей своей части данная работа не имеет литературных аналогов.
Развернуть
2
01.10.2007 - 31.12.2007
На втором этапе работ по проекту особенное внимание было построение теоретических основ использования глобул в роли микрореакторов. С этой целью были изучены системы, когда реакция проходила внутри глобулы, и когда роль реактора играла поверхность глобулы. Показано, что проведение реакции в системе может вызвать разрушение глобулы, при этом глобула формирует два полусферических кластера, заполненных реагирующими веществами. Проведено теоретическое изучение свойств химических реакций между низкомолекулярными веществами с высоким сродством к полимеру внутри полимерных глобул нанометровых размеров. Исследования проводились методами теоретической физики и методом компьютерного эксперимента (Монте Карло и молекулярной динамики), для чего нами были созданы оригинальные методики расчета и пакеты компьютерных программ..
Развернуть
3
01.01.2008 - 01.05.2008
Проведено теоретическое исследование условий стабильности полимерных глобул в растворах реагентов с высоким сродством к матрице полимера, предложен новый метод описания, построены наборы фазовых диаграмм.
Изучены условия создания стабильных растворимых глобул. Показано, что такие глобулы могут быть созданы на основе амфифильных макромолекул с невысокой жесткостью основной цепи. Проведено стравнение с литературными данными по биологическим и синтетическим макромолекулам.
Продолжены исследования выделенных нами на первом этапе систем, перспективных с точки зрения формирования протяженных структур с хорошо определенными границами и формирования на основе этих структур поверхностных нанореакторов. Показано, что наиболее эффективно в таких случаях использовать блок-сополимеры, состоящие из обычного и амфифильного блоков. Поскольку такие макромолекулы образуют стабильные в широкой области биконтинуальные системы, наиболее эффективные с точки зрения создания поверхностных нанореакторов.
Развернуть
4
02.05.2008 - 31.10.2008
Были исследованы нанореакторы на основе растворимых глобул, а также поверхностные нанореакторы в систе-мах со стабильными биконтинуальными межфазными границами. Показано, что растворимые глобулы образуются как в разбавленных, так и полуразбав-ленных растворах относительно гибких амфифильных макромолекул. Жест-кие макромолекулы в разбавленных растворах формируют растворимые гло-булы, а в полуразбавленных – агрегаты из нескольких макромолекул.
Для определения стабильности сополимерных глобул в смешанных растворителях была проведена классификация возможных типов фазовых диаграмм по топологии расположения в них линий конформационных пере-ходов. Для таких систем был проведен анализ особенностей химических пре-вращений с учетом физических факторов, таких как солюбилизация раство-рителя. Были рассмотрены три типа различных химических превращений, протекающих в гетерополимерных нанореакторах: полимераналогичная ре-акция в разбавленном растворе гомополимера, чьи звенья содержат функ-циональные группы, которые способны в результате их реакции с низкомо-лекулярным соединением превращаться в звенья другого типа; полимерана-логичная реакция с участием двух низкомолекулярных реагентов. Детально изучена радикальная сополимеризация в аномальных системах, где макрора-дикалы растут в глобулярном состоянии, представляя собой одновременно гетерополимерные реакторы.
Проведено теоретическое рассмотрение образования периодических морфологий для ряда моделей блоксополимеров с амфифильными блоками. Показано, что типичным и специфическим свойством этих блок-сополимеров является наличие критической точки при аномально низкой доле амфифиль-ных звеньев, вблизи которой происходит переход в ламеллярную фазу из не-упорядоченной. Другим замечательным свойством рассмотренных систем является существование биконтинуальных фаз типа гироида, обладающих высокими транспортными свойствами. Ускорение реакций между поверхно-стно-активными веществами в таких системах вызвано не только концентри-рованием реагентов, но и их более эффективной диффузией.
Результаты работы частично обобщены в обзорной статье, где прове-дено сопоставление теоретических исследований с экспериментальными данными и на примере реакций гидролиза показана эффективность использо-вания поверхностных нанореакторов для увеличения скорости реакции в не-сколько раз.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ФИЦ ХФ РАН
профинансировано
Сферические капсулы кеплератов как супрамолекулярные нанореакторы для организации синтетических и каталитических процессов
Продолжительность работ
2012 - 2013, 14 мес.
Бюджетные средства
1,18 млн
профинансировано
Создание перспективных самоорганизующихся макромолекулярных систем для органической оптоэлектроники
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Организация
ИСПМ РАН
профинансировано
Разработка отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи для применения в инфокоммуникационных сетях
Продолжительность работ
2016 - 2019, 32 мес.
Бюджетные средства
31 млн
Организация
ТУСУР
профинансировано
Химические и биохимические нанореакторы для проведения магнитно-управляемых реакций.
Тема
Химические и биохимические нанореакторы для проведения магнитно-управляемых реакций.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Разработка новых методов получения нанокомпозитных материалов, основанных на использовании твердофазных нанореакторов
Тема
Разработка новых методов получения нанокомпозитных материалов, основанных на использовании твердофазных нанореакторов
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Разработка композиционных покрытий на основе самоорганизующихся наноразмерных поверхностных слоев органических функционализированных фосфониевых кислот для защиты низколегированных сталей от коррозии.
Тема
Разработка композиционных покрытий на основе самоорганизующихся наноразмерных поверхностных слоев органических функционализированных фосфониевых кислот для защиты низколегированных сталей от коррозии.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 15 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
3
Создание физико-технологических принципов формирования самоорганизующихся кристаллических наноструктур для функциональной электроники и сенсорики.
Тема
Создание физико-технологических принципов формирования самоорганизующихся кристаллических наноструктур для функциональной электроники и сенсорики.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
3
Тема
Новые самоорганизующиеся органические и элементоорганические наноматериалы для преобразования различных видов ионизирующего излучения в излучение оптического диапазона длин волн.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1