• Vkontakte Social Icon
  • Иконка facebook черного цвета

Кафедра физики полимеров и кристаллов, Физический факультет МГУ

Лаборатория микроструктурированных полимерных систем

Мини-отчет 2018

December 1, 2018

Наступает отчетная пора и, для истории, здесь представлен очень коротткий и поверхностный отчет за прошедший год, а также планы на будущий. Потом посмотрим что из этого удастся воплотить!

 

 

В течение 2018 года основная работа в лаборатории велась по следующим четырем крупным темам: исследование полимерных микрогелей (1), моделирование хроматина (2), кристаллизация в полимерных системах (3) и микрофазное расслоение в полиэлектролитах (4). Основным методом исследования было компьютерное моделирование, однако работы по микрогелям также проводились и на уровне лабораторного эксперимента. Все основные результаты по указанным темам можно изложить следующим образом:

  1. Получена теоретическая фазовая диаграмма модельных микрогелей («алмазоподобной» топологией) с взаимопроникающими сетками (IPN) в селективном для одной из сеток растворителе. Осуществлен синтез аналогичных микрогелей в реальном эксперименте, на примере система ПНИПА-ПАА, исследованы термо и pH-чуствительность таких образцов методами свето- (статическое и динамическое), нейтронного и рентгеновского рассеяния.

  2. Исследовано поведение гомополимеров с обратимыми насыщающимися связями, показана устойчивая (долгоживущая) складчатая структура конформаций такого полимера. Также в таких системах обнаружен режим ускоренной диффузии на больших временах, что соответствует недавно обнаруженных экспериментальным зависимостям. Отработан алгоритм воссоздания трехмерных конформаций отдельных хромосом из экспериментальных контактных карт.

  3. В рамках изучения кристаллизации из переохлажденного полимерного расплава жесткоцепных макромолекул при разной концентрации было идентифицировано два общих режима: первичный рост количества кристаллитов и последующая агрегация кристаллитов с приростом общей массы закристаллизованного вещества из остальной аморфной массы. Кроме того, мы обнаружили существование оптимальной концентрации полимера (около 90%), при которой размер кристаллитов получается максимальным, за счет наличия достаточного количества свободного полимера и отсутсвии плотной сетки зацеплений.

  4. Разработана модель учета локальной диэлектрической проницаемости в растворах и расплавах полиэлектролитов. Построена фазовая диаграмма регулярного блоксополимера с одним заряженным блоком и свободными противоионами.

В планах работы на следующий (2019) год мы планируем оставить тематики микрогелей (1) и кристаллизации (2), а тематику хроматина и микрофазного расслоения объединить в одну, с условным названием структура хроматина (3). По этим трем тематикам планируется как проводить независимые исследования, так и наладить тесную кооперацию с другими научными группами.

  1. Экспериментальные образцы IPN-микрогелей будут апробированы в качестве универсальных носителей. В частности, мы испытаем их в качестве носителей модельных красителей, а также редокс-активных частиц. В последнем случае мы планируем наладить сотрудничество с электрохимиками и создать на основе микорогелей с пришитыми редокс-группами прототип нового класса органических проточных батарей на водной основе. Кроме того, путем внедрения в структуру микрогеля «переключающихся» химических сшивок мы планируем создать образцы макрогеля из множества сшитых друг с другом микрогелей, и исследовать свойства такого объекта.

  2. Исследование кристаллизации будет проводится при одновременной полимеризации, имитирующей рост полиэтилена в присутствии постметаллоценовых катализаторов. Мы изучим как влияние на кристаллические особенности и последующую вытяжку волокна как концентрации активных центров, так и скорость роста цепи. Также в 2019 году мы планируем наладить сотрудничество с экспериментальными группами, занимающейся синтезом сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и получением волокон на их основе. Мы планируем сопоставить результаты нашего моделирования с реальными измерениями и предложить модификацию условий синтеза для получения более прочных волокон.

  3. Мы планируем исследовать внутреннее строение хроматина применяя концепцию микрофазного разделения в блок-сополимерных системах, вводя понятие эффективной температуры для активно экспрессирующихся участков и рассматривая хроматин в терминах «активной материи». Также мы будем тесно сотрудничать с молекулярными биологами для создания реалистичных конформаций хромосом из данных HiC, а также сопоставления с динамическими свойствами по данным FISH.

Кроме того, по теме 1 (микрогели) мы планируем разработать задачу спецпрактикума, а результаты задачи 2 (кристаллизация) войдут в недавно созданный на кафедре спецкурс «Кристаллизация в полимерных системах» (читает доц. В.А.Иванов).

 

Share on Facebook
Share on Twitter
Please reload