ЛАБОРАТОРИЯ № 16 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПРОФИЛЬ ЛАБОРАТОРИИ: изучение молекулярных свойств полимеров, межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий в растворах полимеров и в анизотропных расплавах: • анализ взаимосвязи химической структуры полимеров и свойств индивидуальных макромолекул; • изучение взаимодействия между макромолекулами полимеров в растворах и между макромолекулами полимера и молекулами растворителя, анализ анизотропного порядка растворов полимеров; • исследование процессов формирования супрамолекулярных структур в растворах полимеров; • исследование межмолекулярных взаимодействий в анизотропных расплавах полимеров; • изучение процессов формирования и свойств полимерных нанокомпозитов ЛАБОРАТОРИЯ № 16 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ – методы молекулярной гидродинамики и оптики: • статическое рассеяние света; • динамическое рассеяние света; • анализ поляризации рассеянного света; • двойное лучепреломление в потоке; • скоростная седиментация; • поступательная диффузия; • вискозиметрия и др. СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ Основные задачи: анализ влияния ММ, степени и регулярности ветвления, размеров и жесткости ветвей, а также химической природы структурных единиц на гидродинамические и конформационные сверхразветвленных полимеров и на их внутримолекулярную организацию Исследуемые сверхразветвленные полимеры: • полиаминокислоты на основе лизина • поликарбосиланы • полифениленгерманы Участники исследований: к.ф.-м.н., с.н.с. Гасилова Е.Р., к.ф.-м.н., с.н.с. Тарабукина Е.Б., вед.инж. Беляева Е.В., к.ф.-м.н., м.н.с. Амирова А.И., м.н.с. Симонова М.А. Исследования проводятся совместно с лабораторией № 5 ИВС РАН, ИСПМ РАН и химическим факультетом ННГУ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯРНОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ Me Si Si Si Si Me Me Me Si Me Si Si Me Me Me Me Si Si Si Me Me Si Me Me Me Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Me Me Si Me Si Si Si Si Me Me Me Me Me «Псевдо-дендример» ПКС-3-but Si Si Si Si Me Me D = 50% L= T = 50% H Si Me Si Me Me Si Si Me Me Si Me Si Si Si Me Si Si Me Me Me Me Me Si Si Me Me Si Me Si Si Me Me Me Si Si Me Si Me Si Si Me Si Me Si Me Me Si Me Si Si Me Si Si Me Me Si Me Si Si Me Si Me Si Me Me Si Me Si Si Me Me Me Me Si Si Me Me Me DB = 1 Si Si Si Me Si Si ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯРНОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si SiSi Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Me Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Me Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Si Si Me Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Карбосилановый дендример с бутильными концевыми группами (КСД-But) D = 50% T = 50% DB = 1 А.М. Музафаров, 2004 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯРНОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ 3 lg [], см /г ПКС-3 МтБЭ ТГФ гексан хлороформ толуол 0.9 0.6 КСД-But А.М. Музафаров, 2004 2.0 2.5 3.0 lg N ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯРНОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ lg Rh-D, нм ПКС-3 0.9 0.6 Dif Rh-D 0.3 в гексане DLS в хлороформе DLS в гексане Rh-D Rh-D 1.0 1.5 2.0 2.5 lg N ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯРНОСТИ ВЕТВЛЕНИЯ Регулярность ветвления играет определяющую роль в формировании гидродинамических свойств сверхразветвленных полимеров Me Si Si Si Si Me Me Me Me Si Si Me Me Me Si Si Si Me Si Si Me Si Si Si Me Me Si Me Si Me Si Me Me Me Me Si Si Si Me Me H Si Me Si Me Me Si Si Me Me Si Me Si Si Si Me Si Si Me Me Me Me Me Si Si Me Me Si Me Me Si Si Me Me Si Si Me Si Me Si Si Me Si Me Si Me Me Si Me Si Si Me Si Si Me Me Si Me Si Si Me Si Me Si Me Me Si Me Me Me Si Si Si Me Me Si Si Me Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si SiSi Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Me Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Me Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Me Me Me Si Si Si Si Si Si Si Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Me Me Si Me Si Me Si Me Si Si Si Si Me Me Si Si Si Me Si Si Si Si Si Si Si Si DB = 1 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ ПКС-3-F13 CH3 RF13 = CH2 CH2 CH2 Si CH3 O Si CH3 CF3 CH2 CH2 CH3 ПКС-3-F9 RF9 = CH2 CH2 CH2 CH2 C CF2 CF2 CF3 CF3 CH3 CH2 CH2 CF3 Si O Si CH2 CH2 CF3 CH2 CH2 CF3 CH3 Растворители: гексафторбензол (ГФБ) метил-трет-бутиловый эфир (МтБЭ) тетрагидрофуран (ТГФ) хлороформ толуол ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ 3 lg [], см /г ГФБ МтБЭ 1.0 ПКС-3 ТГФ хлороформ 0.8 ПКС-3-F13 0.6 ПКС-3-F9 0.4 толуол 2 3 lg Nл.ц. ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ [η] = Kη Ma f = Kf Mb Полимер Растворитель a b ПКС-3-F9 ГФБ МтБЭ ТГФ хлороформ толуол 0.25 ± 0.02 0.26 ± 0.03 0.25 ± 0.02 0.25 ± 0.02 0.10 ± 0.01 0.42 ± 0.01 0.42 ± 0.01 0.42 ± 0.01 0.41 ± 0.01 0.37 ± 0.01 ПКС-3 гексан 0.27 ± 0.02 0.42 ± 0.01 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ lg Rh , нм ПКС-3 0.9 0.6 ГФБ, МтБЭ, ТГФ, хлороформ ПКС-3-F13 ПКС-3-F9 0.3 толуол 2 3 lg Nсп ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА РАСТВОРИТЕЛЯ SiR F SiRF CH3 SiRF CH3 H Si Si CH3 CH3 Si Si CH3 SiR F H Si CH3 CH3 Si SiRF CH3 Si SiR F Si SiRF CH3 CH3 CH3 Si Si CH3 Si Si SiRF хороший растворитель CH3 Si CH3 SiR F Si CH3 SiR F Si Si CH3 SiR F Si CH3 SiR F Si SiR F Si SiR F SiR F CH3 CH 3 Si Si SiR F CH3 CH3 CH3 Si плохой растворитель ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ЦЕНТРОВ ВЕТВЛЕНИЯ сверхразветвленные полифениленгерманы (ПФГ) F Ge F H F Ge F F F Ge Ge Ge F F H Ge Ge F F Ge F H Ge F F Ge F F F F Ge F F F F Ge Ge F Ge F F F F F F F F F H F F Ge H F F F F F F F F H H F F F F F Ge F F F F H H F H F F F H F мономеры: AB3 и A2B2 F F F H F Синтез: Ю.Д.Семчиков, О.В.Захарова химический факультет ННГУ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ЦЕНТРОВ ВЕТВЛЕНИЯ 3 log [] [см /г] ПКС-3 1.0 ПФГ 0.5 []/[]сф 1.2 log M 3 4 5 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 1. Власов Г.П., Филиппов А.П., Тарасенко И.И. и др. Гипреразветвленный полилизин, модифицированный 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. по концевым аминогруппам лизина остатками гистидина: синтез и структура // Высокомолек. соед. А. 2009. Т. 51. № 4. С. 589. Тарабукина Е.Б., Шпырков А.А., Тарасова Э.В. и др. Влияние длины ветвей на гидродинамические и конформационные свойства сверхразветвленных поликарбосиланов // Высокомолек. соед. А. 2009. Т. 51. № 2. С. 196. Шпырков А.А., Тарасенко И.И., Панкова Г.А. и др. Молекулярно-массовые характеристики и гидродинамические и конформационные свойства сверхразветвленных поли-L-лизинов // Высокомолек. соед. А. 2009. Т. 51. № 3. С. 377. Амирова А. И., Беляева Е. В., Тарабукина Е. Б. и др. Влияние фторированных заместителей на гидродинамические и конформационные характеристики сверхразветвленного поликарбосилана в растворах // Высокомолек. соед. С. 2010. Т. 52. № 7. С. 1304. Tarabukina E., Kozlov A., Simonova M. et al. Hydrodynamic and molecular properties of hyperbranched copolymers formed by pentafluoropfenylgermane hydrides // Intern. J. Polym. Anal. Char. 2011. V. 16. № 6. P. 369. Филиппов А.П., Беляева Е.В., Тарабукина Е.Б, Амирова А.И. Свойства сверхразветвленных полимеров в растворах // Высокомолек. соед. С. 2011. Т. 53. № 7. С. 1281. Филиппов А.П., Замышляева О.Г., Тарабукина Е.Б. и др. Структурно-конформационные свойства сверхразветленных сополимеров на основе перфторированных гидридов германия // Высокомолек. соед. А. 2012. Т. 54. № 5. С. 675. Filippov A.P., Amirova A.I., Belyaeva E.V. et al. Hydrodynamic Properties of ‘‘Pseudo-Dendrimer’’ // Macromol. Symp. 2012. V. 316. P. 43-51. ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ СОПОЛИМЕРЫ ПФГ С ЛИНЕЙНЫМИ ПС И ПММА ПФГ ПФГ ПФГ ПС (или ПММА) ДГ (или ФГ) Синтез: Ю.Д.Семчиков, О.В.Захарова химический факультет ННГУ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ СОПОЛИМЕРЫ ПФГ С ЛИНЕЙНЫМИ ПММА И ПС Основные задачи: анализ влияния состава, природы компонентов и их молекулярной массы гидродинамические и конформационные свойства гибридных блок-сополимеров в растворах анализ влияния состава, природы компонентов и их молекулярной массы на поведение в растворах гибридных блок-сополимеров Участники исследований: к.ф.-м.н., с.н.с. Гасилова Е.Р., м.н.с. Симонова М.А. Исследования проводятся совместно с химическим факультетом ННГУ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ СОПОЛИМЕРЫ ПФГ С ЛИНЕЙНЫМИ ПММА И ПС 1.0 I/I 1.0 max ПФГ-ПС в хлороформе 0.5 0.5 0.0 0 1 10 100 Rh, нм хлороформ – хороший растворитель для ПС, -растворитель для ПФГ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ СОПОЛИМЕРЫ ПФГ С ЛИНЕЙНЫМИ ПММА И ПС lg [] [см3/г] 1.8 линейный ПС функционализированные ПС 1.5 ПФГ-ПС 1.2 lg Mw 4.5 4.8 5.1 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ СОПОЛИМЕРЫ ПФГ С ЛИНЕЙНЫМИ ПММА И ПС lg [] [см3/г] 1.8 функционализированные ПС линейный ПС 1.5 1.2 ПФГ-ПС 4.5 4.8 lg Mw 5.1 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ГИБРИДНЫЕ БЛОК-СОПОЛИМЕРЫ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 1. Захарова О.Г., Тарасова Э.В., Симонова М.А. и др. Синтез и структурно-конформационные свойства сополимеров стирола и сверхразветвленного перфторированного полифениленгермана // Высокомолек. соед. А. 2009. Т. 51. № 5. С. 747. 2. Захарова О.Г., Тарасова Э.В., Симонова М.А. др. Синтез и структурно-конформационные свойства гибридных полимеров стирола с перфторированными соединениями германия // Высокомолек. соед. А. 2009. Т. 51 № 5. С. 768. 3. Zakharova О.G., Simonova M.A., Tarasova E.V. et al. Model and hybrid polystyrenes containing trispentafluorophenylgermyl end groups // Intern. J. Polym. Anal. Char. 2009. V.14. № 5. P 460. 4. Gasilova E.R., Zakharova O.G., Zaitsev S.D., Semchikov Y.D. Self-assembly in the solutions of poly(methyl methacrylates) end-capped with fluorophenyl groups // E-Polymers 2009. № 029 Http://www.e-polymers.org 5. Gasilova E.R., Zamyshlyayeva O.G., Semchikov Yu.D. Conformations of Poly(methyl methacrylates) End-Capped with Pentafluorophenyl Groups. // Intern. J. Polym. Anal. Char. 2011. V. 16. № 6. P. 349. 6. Замышляева О.Г., Денискина И.В., Семчиков Ю.Д., Филиппов А.П. Синтез и процессы самоорганизации в растворе и в массе амфифильных диблок-сополимеров поли(Nвинилпирролидон-2,2,3,3-тетрафторпропилметакрилат // Высокомолек. cоед. А. 2011. Т. 53. № 8. С. 1376. ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НАНОКОМПОЗИТЫ АРАБИНОГАЛАКТАНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ЗОЛОТА И ПАЛЛАДИЯ Основные задачи: изучение процессов формирования и свойств полимерных нанокомпозитов в зависимости от природы наночастиц, химического строения и молекулярно-массовых характеристик полимера Участники исследований: к.ф.-м.н., с.н.с. Гасилова Е.Р. Исследования проводятся совместно с лаб. 9 и13 и ИИХ СО РАН ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НАНОКОМПОЗИТЫ АРАБИНОГАЛАКТАНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ЗОЛОТА H H H O H H H H OH OH HO H H H H OH OH H OH OH O OH H H H H H H O O O O H H H O HO H H OH H O H H O O H O H H H H OH H O O O OH O OH H O H OH H OH H H H H H OH HO O H H H HO H OH O H H OH H OH H H O O H OH H H OH O H OH OH O O HO H H OH O H H H H OH H OH OH H OH O H HO H H H HO H OH H OH O HO H O H H O OH H OH O OH H OH H O H H H H HO H O H O H O H HO OH O H H O H HO H OH OH O OH H H H H H OH H O H HO H H O O OH O H H H H O H H OH O HO HO H H H H O HO H H H O OH H H HO HO OH H H OH O H O H H O O H H H OH OH O H OH O H OH OH HO HO H OH H H HO + HAuCl4 H H H HO HO O HO H O H HO H H H H OH OH H O O OH OH OH O OH H O H H H H OH H OH O O HO H O H H H O H O OH H HO O H O H OH O H O H O H OH H HO O O OH H H O H H H HO H H HO H H HO H H H ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ Scattered light intensity, arb.u. НАНОКОМПОЗИТЫ АРАБИНОГАЛАКТАНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ЗОЛОТА 1,0 поступательная диффузия вращательная диффузия 11.9 % Au 0,5 6.7 % Au = IVH/IVV Au content, % , % 3.1 6 6.7 10 7.5 17 11.9 24 3.1 % Au 0,01 1 Correlation time, ms увеличение доли золота ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НАНОКОМПОЗИТЫ АРАБИНОГАЛАКТАНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ПАЛЛАДИЯ H H H H O H O O H OH O OH H HO H H OH OH OH H H H H H O OH OH H OH O OH H H H H HO O HO H OH H H H O H H H H OH H O O H OH H H H O HO HO OH H OH O H O O H OH H H H OH H H O H O H O O H O H OH H O H O O HO H O O H OH H OH H OH H H H H H H HO H H OH O H OH H OH H O H H OH OH H H OH H OH H OH H H H H O H OH O O H OH O H H H HO OH H H H O O HO OH H OH O HO OH H O OH H H H OH H O H O O HO H H O HO OH H O O H H H H H O OH H O H OH O O H H O H HO H OH H HO H HO H HO O OH O H H H OH H OH H H H H H OH O OH H O HO H OH OH H O OH H H H + PdCl2 H OH H H O H O HO O HO H O H H OH H HO H H HO HO H O OH H HO H H HO H O H HO OH H O O OH OH OH O OH H H H OH H H H H O HO O H OH H O H O OH O O H O H OH H H H O O H HO H O H H H HO H H HO H H HO H H H ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НАНОКОМПОЗИТЫ АРАБИНОГАЛАКТАНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ПАЛЛАДИЯ Фрактальная размерность агрегатов арабиногалактана и его нанокомпозитов с наночастицами Pd в воде: d =1.96 0.8 < Rg/Rh < 1.2 форма нанокомпозитов близка к сферической ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОЛИМЕРНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 1. Gasilova E.R., Toropova A.A., Bushin S.V. et al. Light scattering from aqueous solutions of colloid metal nanoparticles stabilized by natural polysaccharide arabinogalactan // J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. No 12. P. 4204. 2. Gasilova E.R., Aleksandrova G.P., Sukhov B.G., Trofimov B.A. Colloids of Gold Nanoparticles Protected from Aggregation with Arabinogalactan // Macromol. Symp. 2012. V. 317-318. P. 1. ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОПОЛИМЕРЫ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ НОСИТЕЛИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Основные задачи: анализ влияния условий синтеза и состава сополимеров на их молекулярно-массовые и гидродинамические свойства; изучение комплексов, формируемых антибиотикамиаминогликозидами с низкомолекулярными анионными сополимерами Участники исследований: к.ф.-м.н., с.н.с. Таркбукина Е.Б., вед.инж., к.х.н. Захарова Н.В., к.ф.-м.н., м.н.с. Амирова А.И. Исследования проводятся совместно с лаб. № 2 ИВС РАН ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОПОЛИМЕРЫ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ НОСИТЕЛИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ N-ВП – 2-гидроксиэтилметракрилат 2-гидроксипропил)метакриламид – 2акриламидо-2метилпропансульфокислота CH3 CH 2 C CH 2 m C O C акриламид – гидрохлорид 2аминоэтилметакрилата H3C CH OH n O HN NH CH 2 CH H3C C CH3 CH 2 SO 3H акриламид – акриловая кислота ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОПОЛИМЕРЫ ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ НОСИТЕЛИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ Количество функционального сомономера, мол. % Сополимер МSD×10-3 N-ВП – 2-гидроксиэтилметракрилат 15.5 - 40.2 31 - 93 акриламид – акриловая кислота акриламид – гидрохлорид 2аминоэтилметакрилата 31.1 - 50.7 23 - 50 23.6 - 34.7 33 - 39 19.3 - 28.2 6 - 34 2-гидроксипропил)метакриламид – 2акриламидо-2-метилпропансульфокислота ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ВОДОРАСТВОРИМЫЕ СОПОЛИМЕРЫ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 1. Тарабукина Е.Б., Амирова А.И., Шульцева Е.Л., Соловский М.В. Влияние условий синтеза на молекулярные характеристики сополимеров акриламида с акриловой кислотой – носителей катионных биологически активных веществ // Журн. приклад. хим. 2009. Т. 82. № 9. С. 1506. 2. Соловский М.В., Смирнова М.Ю., Амирова А.И., Тарабукина Е.Б. Синтез низкомолекулярных сульфосодержащих сополимеров N-(2гидроксипропил)метакриламида – носителей биологически активных веществ // Журн. приклад. хим. 2012. Т. 85. № 3. С. 454. 3. Соловский М.В., Смирнова М.Ю., Тарабукина Е.Б., Захарова Н.В. Синтез сополимеров акриламида с гидрохлоридом 2-аминоэтилметакрилата – носителей биологически активных веществ // Журн. общ. хим. 2012. Т.82. вып.10. С.1650. ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ Основные задачи: анализ влияния ММ основной и боковых цепей, степени замещения, жесткости основной и боковых цепей, а также химической природы структурных единиц на гидродинамические и конформационные свойства молекулярных щеток и формируемых ими надмолекулярных структур Исследуемые полимеры: сополимеры полиаллилдекстран-полиаллилхитазан; привитые сополимеры полиимидов и полимеров винилового ряда; гребнеобразные полидиметилсилоксаны Участники исследований: к.ф.-м.н., с.н.с. Тарабукина Е.Б., вед.инж., к.х.н. Захарова Н.В., вед.инж. Беляева Е.В., к.ф.-м.н., м.н.с. Амирова А.И., м.н.с. Симонова М.А., инж.-иссл. Красова А.С., инж.-иссл. Игнатьева А.В. Исследования проводятся совместно с лабораториям № 5 и 14 ИВС РАН и ИСПМ РАН ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ИССЛЕДОВАННЫЕ СОПОЛИМЕРЫ O O O O N n O O O ПИ-g-ПММА N O O O CH3 C O CH3 C O C CH2 CH3 N N O O CH2 C C O O C C CH3 CH3 O CH3 O H3C C CH3 CH2 C m m C CH3 OCH3 CH3 C O O z = 0.15 1.0 Pо.ц. = 40 120 Pб.ц. = 30 40 O m C n OCH3 Растворители: хлороформ - хороший для ПММА, плохой для ПИ этилацетат - хороший для ПММА, ПИ в этилацетате не растворяется гептанон-3 - идеальный для ПММА, ПИ в гептаноне-3 не растворяется ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ПИ-g-ПММА степень замещения степень полимеризации боковых цепей низкая относительно низкая z < 0.4 Pб.ц. = 30 100 низкая высокая z = 0.2 0.4 Pб.ц. = 250 400 высокая z = 0.8 1 Pб.ц. = 30 300 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ НИЗКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ, «КОРОТКИЕ» БОКОВЫЕ ЦЕПИ 1.0 1.0 I/Imax ПИ-g-ПММА в хлороформе z = 0.4 0.5 0.5 0.0 0 1 растворитель хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат 10 100 1000 R , нм h А2104, см3моль/г2 Rg, нм Rh, нм Rh-s , нм 0.2 77 11 * 77 0.1 82 14 * 118 550 15 30 12 - 560 1.5 26 11 - z Мб.ц. 10-3 Мо.ц. 10-3 Mw 10-3 0.35 10 27 <190> 0.98 10 27 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ 1.0 1.0 1.0 1.0 I/Imax 0.5 I/Imax 0.5 0.5 0.5 0.0 0.0 0 1 10 100 1000 R , нм h ПИ-g-ПММА в хлороформе z = 0.4 0 1 10 100 1000 R , нм h ПИ-g-ПММА в хлороформе z = 0.98 Условие полного экранирования основной ПИ цепи боковыми ПММА цепями: Lб.ц. /L > 15 z Pб.ц. > 40 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ растворитель z, % Мб.ц. 10-3 Мо.ц. 10-3 Mw 10-3 А2104, см3моль/г2 [], см3/г Rg , нм Rh, нм Rg/Rh НИЗКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ, ДЛИННЫЕ БОКОВЫЕ ЦЕПИ хлороформ этилацетат 0.25 31 550 3.6 54 34 12 2.8 590 1.0 22 24 12 2.0 66 ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ хлороформ этилацетат 1.0 3 этилацетат 10 4.3 27 37 11 3.4 330 0.9 13 29 10 2.9 940 3.0 50 43 20 2.2 980 1.0 26 35 18 1.9 44 хлороформ 1.0 310 27 хлороформ - хороший для ПММА, плохой для ПИ этилацетат - хороший для ПММА, ПИ в этилацетате не растворяется ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ 2Lb НИЗКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ, ДЛИННЫЕ БОКОВЫЕ ЦЕПИ 2La N AV NV ( p) A [2.5 0.4075( p 1)1.508 ], M M k БT ( p 2 1)1 / 2 f 60 L p = La/Lb p ( p 2 1)1 / 2 D0 p ln p ( p 2 1)1 / 2 Rg2 = (La2+ Lb2)/5, [] ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ НИЗКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ, ДЛИННЫЕ БОКОВЫЕ ЦЕПИ растворитель La, нм Lb, нм p Aо.ц. , нм хлороформ 66 11 6 40 - 80 этилацетат 45 16 3 10 – 40 AПИ = (2 – 5) нм – жесткость ПИ в идеальном растворителе этилацетат хлороформ ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ [] = (LA)3/2/M, = F (L, d, A) 30L/f 2L/Rh = = (L, d, A) Rg = F (L, A) d Yamakawa H. et al. // Macromolecules. 1973 - 1980. L ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ образец растворитель z, % Мб.ц. 10-3 Mw 10-3 AD, нм A, нм dD, нм d, нм 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат хлороформ этилацетат 97 10 85 13 100 3 100 10 100 24 100 9 A Lб.ц.0.8 550 560 670 640 310 330 940 980 3200 2800 1100 1000 49 44 51 47 18 16 46 40 95 88 46 41 42 39 45 40 15 14 42 38 90 81 39 37 36 41 37 41 14 13 35 38 66 67 34 37 33 41 37 39 15 13 35 40 63 68 33 36 d Lб.ц.0.7 d Lб.ц.0.72 [Бирштейн Т.М. и др. // Высокомолек. соед. А. 1987. ] ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ ЗАМЕЩЕНИЯ полимер Мб.ц. 10-3 3 10 ПИ-g-ПММА 13 24 линейный ПИ - линейный ПММА - Aо.ц., нм 16 14 45 41 48 44 92 85 Aб.ц., нм (хлороформ) (этилацетат) (хлороформ) (этилацетат) > 4 (хлороформ) (хлороформ) (этилацетат) > 5 (этилацетат) (хлороформ) (этилацетат) 2–5 1.6 – 2 ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЩЕТКИ ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 1. Krasova A.S., Belyaeva E.V., Tarabukina E.B. et al. Synthesis and solution properties of loose polymer brushes having polyimide backbone and methylmethacrylate side chains // Macromol. Symp. 2012. V. 316. P. 32. 2. Филиппов А.П., Беляева Е.В., Красова А.С. и др. Синтез и исследование свойств в растворах привитых блок-сополимеров полиимида и полиметилметакрилата // Высокомолек. соед. А. 2013 (в печати) ЛАБОРАТОРИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ НАУЧНЫЕ ПЛАНЫ (объекты исследования): полимерные звезды ядро – каликс[n]арен, лучи – полиэтиленимин ядро – карбосилановый дендример, лучи – полистирол, полидиметилсилоксан ядро – сверхразветленный полифениленгерман, лучи – поливинилпиридин сверхразветвленные полимеры поликарбосиланы гибридные блок-сополимеры сверхразветленный полифениленгерман + полистирол, полиметилметакрилат, поливинилпиридин водорастворимые сополимеры потенциальные носители лекарственных и биологически активных веществ полимерные нанокомпозиты нанокомпозиты арабиногалактана с наночастицами металлов ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. ФИО Амирова Алина Иршатовна Беляева Елена Владимировна Гасилова Екатерина Рэмовна Захарова Наталья Владимировна Игнатьева Анастасия Викторовна Красова Анна Сергеевна Симонова Мария Александровна Тарабукина Елена Борисовна Филиппов Александр Павлович Должность Ученая степень, ученое звание. Занятость м.н.с. к.ф.-м.н. 1 вед.инж. 0.5 с.н.с. к.ф.-м.н. 1 вед.инж. к.х.н. 1 инж.-иссл. 0.5 инж.-иссл. отпуск по уходу м.н.с. 1 с.н.с. к.ф.-м.н., доцент 1 зав. лаб. д.ф.-м.н., с.н.с. 1 Желтым выделены сотрудники моложе 35 лет ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ НАЛИЧИЕ ГРАНТОВ И ПРОЕКТОВ Гранты РФФИ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 06-03-32872 (2006 – 2008 гг.), рук. Замышляева О.Г. (ННГУ) 07-03-91681-РА_а (2007 – 2009 гг.), рук. БронниковС.В. 08-03-00421-а (2008 – 2010 гг.), рук. Филиппов А.П. 08-03-90707-моб_ст (2008 г.), рук. Филиппов А.П. 08-03-90713-моб_ст (2008 г.), рук. Мякушев В.Д. (ИСПМ РАН) 09-03-00662-а (2008 – 2010 гг.), рук. Замышляева О.Г. (ННГУ) 09-03-90705-моб_ст (2009 г.), рук. Замышляева О.Г. (ННГУ) 09-03-90744-моб_ст (2009 г.), рук. Филиппов А.П. 11-03-00353-а (2011 9 – 2013 г.), рук. Филиппов А.П. 12-03-90807-мол_рф_нр (2012 г.), рук. Филиппов А.П. 12-03-90808-мол_рф_нр (2012 г.), рук. Е.В. Гетманова (ИСПМ РАН) 12-03-31341-мол_а (2012 – 2013 гг.), рук. Амирова А.И. ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ НАЛИЧИЕ ГРАНТОВ И ПРОЕКТОВ ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», № 14.B37.21.2039 (2012 г.), ННГУ, участники Амирова А.И. и Симонова М.А. Программы РАН 1. Программа № 3 ОХНМ РАН (2008, 2009, 2011, 2012 гг.), руководитель этапов – Даринский А.А. 2. Программа целевых расходов Президиума РАН «Поддержка молодых ученых». Базовая кафедра с СПбГТУРП. (2008-2011 гг.), Рук. Бронников С.В. Гранты Правительства Санкт-Петербурга Амирова А.И. (2008, 2010, 2011) Симонова М.А. (2009) Фонд поддержки малых форм предпринимательства в научнотехнической сфере. Программа У.М.Н.И.К. 1. Амирова А.И. № 07/2-I-06 (2007– 2009 гг.) 2. Симонова М.А. № 10208 (2010 – 2012 гг.) ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ВНУТРИИНСТИТУТСКИЕ И ВНЕШНИЕ КОНТАКТЫ лаб. 2, 5, 7, 9, 12, 13, 14, 15 и 19 ИВС РАН кафедры физики полимеров и биофизики физического факультета СПбГУ, СПбГТУРП, ИСПМ РАН, химический факультетом ННГУ, ИИХ СО РАН Chemical Department of Helsinki University (Finland), Mines ParisTech – Centre de Mise en Forme des Materiaux (France), Institute of Chemistry Timisoara of Romanian Academy (Timisoara, Romania) и Institute of Macromolecular Chemistry “Petru Poni” of Romanian Academy (Iasi, Romania) ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ НАУЧНЫЕ ТРУДЫ Статьи Международные журналы 1 4 4 2 4 Всего 2008 2009 2010 2011 2012 Российские журналы 3 7 2 3 3 всего 18 15 33 4 11 6 5 7 ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ НАУЧНЫЕ ТРУДЫ Российские конференции Пленарные Приглашенные Устные 2008 2009 2010 2011 2012 1 Всего 1 Всего 8 12 6 3 11 18 20 13 6 15 40 72 1 1 2 3 2 3 1 16 5 3 14 4 18 9 5 18 6 3 11 42 56 5 40 82 128 2 2008 2009 2010 2011 2012 1 9 8 5 3 4 2 29 Международные конференции 1 Всего Всего Стендовые ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОДГОТОВКА КАДРОВ (КАНДИДАТЫ НАУК) 1. Краснов И.Л. (физический факультет СПбГУ) диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на тему "Влияние центробежной силы и сдвигового напряжения на молекулярные и гидродинамические характеристики комплексов фуллерена с полимерами в растворах« (2009 г.); научный руководитель – Филиппов А.П. 2. Шпырков А.А. (физический факультет СПбГУ) диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на тему "Гидродинамические и конформационные свойства сверхразветвлённых полиаминокислот и карбосиланов" (2009 г.); научный руководитель – Филиппов А.П. 3. Амирова А.И. диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук на тему "Гидродинамические свойства и конформация макромолекул сверхразветвленных поликарбосиланов" (2012 г.); научный руководитель – Филиппов А.П. ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОДГОТОВКА КАДРОВ (ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) ЛЕКЦИОННЫЕ КУРСЫ (СПбГТУРП): 2008 год 2009 год 2010 год 2011 год 2012 год Филиппов А.П. - 1 Филиппов А.П. - 2 Филиппов А.П. - 4 Филиппов А.П. - 4 Филиппов А.П. - 3 ПОДГОТОВКА УМК (СПбГТУРП): Филиппов А.П. по дисциплине «Оптические и гидродинамические методы исследования полимеров» по дисциплине «Основы научных исследований» по дисциплине «Теоретические основы химической технологии и биотехнологии высокомолекулярных соединений» ЛАБОРАТОРИЯ № 20 МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ ПОЛИМЕРОВ ПОДГОТОВКА КАДРОВ (ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ) Магистры Ведерников А.С. Колькин П.В. Белкина Е.С. (СПбГТУРП) 2008 2009 2010 2011 2012 Всего Специалисты Романова О.А. (СПбГТУРП) Павлова Я.В. (СПбГТУРП) Смирнов А.В. (СПбГТУРП) Торопова А.А. (СПбПУ) Беляева (Шкаровская) Я.М. (СПбГТУРП) Ковина А.В. (СПбГТУРП) КрасоваА.С. (СПбГТУРП) Хлебцова М.А. Фурсова М.В. Масленникова М.А. (СПбГТУРП) Слесарчук В.О. (СПбГТУРП) 5 В настоящее время работают 9 Бакалавры Смирнов А.В. (СПбГТУРП) Торопова А.А. (СПбГПУ) Шкаровская Я.М. (СПбГТУРП) Ковина А.В. (СПбГТУРП) Титика Т.Ю. (СПбГТУРП) Всего 4 4 3 6 2 5 19 Титика Т.Ю. , Игнатьева А.В., Симонова А.А., Праведникова Т.А. (СПбГТУРП); Алексеева П.Е., Шенина А.Я. Соломин И.В. (СПбПУ)