АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ
МЕТОДОМ НЕЙТРОННОГО РАССЕЯНИЯ

В.Т.Лебедев, Д.Торок и др

Эксперименты проводились с целью исследования структуры и динамики комплексов макромолекул с наночастицами различной природы и строения (фуллерены С₆₀ и С₇₀, дифталоцианины редких земель), образованных за счет донорно-акцепторных и водородных связей и качественно отличных от исходных компонент по физико-химическим свойствам.

Динамика комплексов поли(2,6-диметилфениленоксида) (ПДМФ) с фуллереном С₆₀ и С₇₀ исследована в связи с явлениями долговременной структурной релаксации в системах "комплекс + CCl₄" при различных температурах в диапазоне Т = 20 - 60°С, что позволило сделать выводы о разной степени стабильности комплексов с С₆₀ и С₇₀.

Принципиальный интерес к соединениям ПДМФ с фуллеренами вызван тем, что ПДМФ принадлежит к наиболее термостойким полимерам. Он имеет систему сопряженных углерод-углеродных связей в основной цепи, что приводит к делокализации электронов и потенциальной возможности получить низкоразмерную проводящую полимерную систему (проблема сверхпроводящих полимеров). Взаимодействие электронных подсистем фуллерена и ПДМФ происходит путем переноса заряда с полимера на фуллерен, за счет которого и возникает донорно-акцепторный комплекс (Д-А).

При исследовании комплексов внимание было сконцентрировано на проблеме воздействия Д-А-комплекса на динамические конформационные свойства полимера в условиях растворения в полярной низкомолекулярной среде (СCl₄) или в неполярном растворителе (дейтеробензоле).

Нейтронными экспериментами установлено:
• в полярном окружении происходит аномальное структурирование системы за характерные времена ~10⁴ c с образованием низкоразмерных (цепных) кластеров из комплексов (усиление когерентных эффектов в рассеянии в области переданного импульса порядка обратного диаметра комплекса), что свидетельствует о сильном возмущении структуры полярного растворителя под действием фуллерена С₆₀ (в случае неполярной среды подобные явления не наблюдались);
• фуллерен С₆₀, поляризуя цепь ПДМФ, вызывает сжатие клубка на » 25% относительно невозмущенного диаметра;
• фуллерен С₇₀ оказывает лишь слабое влияние на размер макромолекулы, который уменьшается на » 10%;
• соответственно комплексы ПДМФ+С₆₀ стабильны и образуют упорядоченные структуры в ССl₄ при температурах 20 - 60°С, тогда как С₇₀ дает нестабильные комплексы, разрушающиеся уже при 40 - 60°С

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что сравнительно небольшое нарушение сферической симметрии формы молекулы фуллерена при переходе от С₆₀ к С₇₀ приводит к резкому изменению комплексообразующих свойств фуллерена (заметному ослаблению его акцепторных свойств).

V.T.Lebedev, Gy.Torok, L.Cser, Gy.Kali, A.I.Sibilev, Molecular dynamics of poly(N-vinylcaprolactam) hydrate, Intern. Conf. On Neutron Scattering, Munchen, 9-13 Sept. 2001, Abst.B-74, p. 111 (J.Appl. Phys.A. in press).

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33