Лазаренко М. М. Вплив обмеженої рухливості на параметри фазових переходів і релаксаційних процесів в системах ланцюгових молекул

Робота присвячена дослідженню впливу обмеженої рухливості в системах ланцюгових аліфатичних молекул на параметри фазових переходів і релаксаційних процесів у них. Встановлено наявність локальних топологічних дефектів (топологічних солітонів) у довголанцюгових молекулярних системах із обмеженою рухливістю, які значною мірою визначають релаксаційні процеси та фазові переходи у таких системах. Встановлено, що вплив обмеженості простору на фазові переходи в системі довголанцюгових молекул не може бути описаний відомою моделлю Гіббса-Томсона. Показано, що температура та теплота плавлення досліджених аліфатичних нанокристалів, що знаходяться в порах твердої матриці, є лінійними спадаючими функціями відношення загальної поверхневої площі нанокристалів до їхнього загального об’єму. На термодинамічній границі, коли це відношення прямує до нуля, згадані значення температури та теплоти плавлення можуть відрізнятися від тих же величин для об’ємного кристала. Визначено густину нанокристалу, величину структурних напружень у них, а також різницю значень поверхневого натягу та поверхневої ентропії за допомогою рівноважної термодинамічної моделі плавлення нанокристалів у жорстких відкритих пористих матрицях. Встановлено існування в нанокристалі 1-октадецену двовимірної кристалічної структури, фазові переходи в якій обумовлені утворенням і рухом топологічних солітонів. Хімічна модифікація поверхні пор неполярними групами різної структури призводить до різних знаків зміни температур фазових переходів. Зокрема, модифікація поверхні пор силікагеля групами -ТМС призводить до зниження температури плавлення нанокристалів 1-октадецена. У той же час модифікація пор силікагеля неполярними групами -C18H37 призводить до збільшення температури плавлення нанокристалів завдяки вбудовуванню в них поверхневих груп. Встановлено, що діелектричний релаксаційний процес у триацилгліцеридах обумовлений скорельованим рухом топологічних солітонів в аліфатичних ланцюгах молекул. Вони можуть «відбиватись» від розгалужень та подвійних зв’язків ланцюга молекули, не транслюючи молекулу з кристалу. Показано, що рух топологічних солітонів у жорстких молекулах мікрокристалічної целюлози при релаксаційних процесах відсутній, а релаксаційний процес у ній пов'язаний із конформаційними переходами поверхневих метилольних груп молекули целюлози.