Лаборатория теории амфифильных полимерных систем
Многие макромолекулярные
системы обладают особыми свойствами благодаря структурированию – упорядочению
взаимного положения полимерных звеньев и окружающих молекул. Такие структуры
направленно создаются в самых разных областях человеческой деятельности
(например, в материалах для различных экранов и покрытий, автомобильной и
бытовой технике, литографии и топливных элементах, строительных материалах и
медицинских препаратах). Амфифильные молекулы имеют в своем составе химические
группы двух типов, заметно различающихся по энергии взаимодействия с окружающим
их молекулами. Простейший пример амфифильной молекулы – молекула
поверхностно-активного вещества (сурфактанта), состоящая из гидрофобной (Н) и
гидрофильной, или полярной (Р), частей. На поверхности раздела сред типа
вода-масло такие молекулы концентрируются, ориентируясь определенным образом,
что приводит к уменьшению поверхностного натяжения (Рис. 1). Этот эффект используется,
например, для стабилизации эмульсий.
Рис. 1. Рис. 2.
Способность макромолекул
к структурированию и их физико-химические свойства также связаны с наличием
гидрофобных и полярных химических групп. Например, растворимость глобулярных
белков в воде и возможность быстрого коллапса белковых молекул из развернутого
состояния обусловлена определенным расположением гидрофобных и гидрофильных
аминокислотных остатков вдоль цепи молекулы, позволяющим полярным группам
оказываться преимущественно на поверхности глобулы (Рис. 2) [Dill, 1985].
Для теоретического
описания полимерных систем используются методы статистической физики
макромолекул: для систем с малыми флуктуациями концентрации компонентов –
теория среднего поля, для полимерных растворов – скейлинговые подходы.
Например, в рамках теории среднего поля можно описывать глобулярное состояние
макромолекулы (Рис. 3), в котором ее плотность почти постоянна, а занимаемый в
пространстве объем достаточно велик.
Клубок
Глобула
Развернутая
макромолекула Сколлапсированная макромолекула
Рис.
3.
Основное направление
наших исследований – изучение структурирования полимерных систем с
использованием теоретических моделей для описания ван-дер-ваальсовых
взаимодействий на уровне мономерных звеньев и отдельных химических групп.
Исследования могут проводиться совместно с компьютерными экспериментами в
сотрудничестве с лабораторией компьютерного моделирования полимерных систем
(МГУ) и лабораторией компьютерных методов исследования сложных полимерных и
биополимерных систем (ИНЭОС).
|
Научный руководитель: доцент, к.ф.-м.н. Говорун
Елена Николаевна e-mail: govorun@polly.phys.msu.ru к. 2-70, тел.
8(495)9394013 |
|
Темы публикаций:
I. Структурирование полимерных систем в
присутствии поверхностно-активных веществ
II. Структурирование макромолекул с
составными (гидрофобно-полярными) мономерными звеньями
III. Гидрофобно-полярные полимерные глобулы
(биомиметический подход)
IV. Структурирование в системах, содержащих
блок-сополимеры
V. Структура заряженных дендримеров
VI. Диффузионные и реакционные процессы в
полимерных системах
Аспиранты и студенты,
работающие или работавшие в лаборатории
|
Ларин
Даниил |
– аспирант, защитил дипломную работу специалиста «Структурирование
привитого слоя макромолекул при взаимодействии с поверхностно активным
веществом» |
|
Филатов
Дмитрий |
– студент
магистратуры, защитил дипломную работу бакалавра «Роль диффузии в кинетике
межфазных реакций в полимерных системах» |
|
Ушакова
Александра |
защитила кандидатскую диссертацию «Теоретическое изучение роли
амфифильности макромолекул и низкомолекулярных веществ в
структурообразовании», ранее дипломную работу специалиста «Глобулы амфифильных макромолекул с гидрофобно-полярными группами» |
|
Антипов
Анатолий |
– защитил дипломную работу специалиста «Дрейф броуновской частицы в периодически сужающейся трубке под действием периодически меняющейся со временем
силы» (науч. руководство совместно с к.ф.-м.н. Махновским Ю.А.) |
|
Маресов
Георгий |
- защитил дипломную работу специалиста «Полиэлектролитные
комплексы гелей с макроионами» |
|
Фролов
Евгений |
- защитил дипломную работу специалиста «Теоретическая
модель процесса сушки пленки полиэтиленоксида» |
|
Голубовский
Дмитрий |
- защитил дипломную работу специалиста «Корреляции в
моделируемых последовательностях глобулярных сополимеров: теоретическое
исследование» |
Публикации
I. Структурирование полимерных
систем в присутствии поверхностно-активных веществ
1. Говорун Е.Н., Ларин Д.Е. “Структурирование полимерной щетки в
присутствии ПАВ: система нитей” // Высокомолек.
соед. А. 2014. 56(6), c. 638–649.
E. N. Govorun
and D.
2. Говорун Е. Н., Ушакова А. С., Хохлов А. Р. “Микроструктурирование полимерной глобулы в
растворе в присутствии амфифильного вещества” // Высокомолек. соед. А, 2012,
54(5), с.
775-786. http://elibrary.ru/item.asp?id=17727082
3. Govorun E.N., Ushakova A.S., Khokhlov A.R. “Microphase separation in polymer solutions containing
surfactants” // Eur. Phys. J. E, 2010, 032(3),
pp. 229–242. DOI:
10.1140/epje/i2010-10639-6
4. Ушакова А.С.,
Говорун Е.Н., Хохлов А.Р. “Макромолекулы
в смеси плохого и амфифильного растворителей”
// Высокомолек. соед. А, 2008, 50(8), c. 1470–1482.
Ushakova A.S., Govorun
E.N., Khokhlov A.R. “Macromolecules in a Blend of
Poor and Amphiphilic Solvents” // Polymer
Science, Ser. A, 2008, 50(8), pp. 854–864.
II. Структурирование макромолекул
с составными (гидрофобно-полярными) мономерными звеньями
1. Larin D. E., Lazutin A. A., Govorun E. N., Vasilevskaya V. V. “Self-Assembly
into Strands in Amphiphilic Polymer Brushes” // Langmuir, 2016, 32(27), pp. 7000-7008. doi: 10.1021/acs.langmuir.6b01208 2. Lazutin А.А., Govorun E.N., Vasilevskaya
V.V., Khokhlov A.R. “New strategy to create
ultra-thin surface layer of grafted macromolecules” // J. Chem. Phys., 2015, 142(18),
p. 184904. doi:
10.1063/1.4920973 |
|
3. Ushakova A.S., Govorun
E.N., Khokhlov A.R. “Globules of amphiphilic
macromolecules” // J. Phys. Cond. Mat. 2006, 18(3), pp. 915-930.
III . Гидрофобно-полярные полимерные глобулы (биомиметический подход)
”Conformation-dependent sequence design: evolutionary approach” // Eur. Phys. J. E, 2004, 13, pp. 15-25.
2. Govorun E.N., Khokhlov
A.R., Semenov A.N. “Stability of dense hydrophobic-polar copolymer globules:
Regular, random and designed sequences”
// Eur. Phys. J. E,
2003, 12(2), pp. 255-264.
3. Govorun E.N., Ivanov
V.A., Khokhlov A.R., Khalatur
P.G., Borovinsky A.L., Grosberg A.Yu. “Primary sequences of proteinlike
copolymers: Levy-flight-type long-range correlations” // Physical Review E, 2001, 64, R40903.
4. Khokhlov A.R., Grosberg
A., Khalatur P.G., Ivanov
V.A., Govorun E.N., Chertovich
A.V., Lazutin A.A. “Conformation-dependent sequence
design of protein-like AB-copolymers” // In Protein
Folding, Evolution and Design. Italian Physical Society. Proceedings of the International school of
physics "Enrico Fermi". Course CXLV.
Publisher IOS PRESS, Amsterdam, 2001, 313-330.
IV. Структурирование в системах, содержащих блок-сополимеры
1. Govorun E. N., Chertovich
A. V. “Microphase Separation in Random Multiblock Copolymers” // J. Chem. Phys.,
2017, 146(3), p. 034903. doi:
10.1063/1.4921685
2. Govorun E.N., Gavrilov A.A., Chertovich A.V. “Multiblock copolymers prepared by patterned
modification: Analytical theory and computer simulations” // J. Chem. Phys, 2015, 142(20), p. 204903. doi:
10.1063/1.4921685.
3. Erukhimovich I.Ya., Belousov M.V.,
Govorun E.N., Abetz V.,
Tamm M.V. “Non-Centrosymmetric Lamellar Structures in
the Associating Blends of Tri- and Diblock
Copolymers” // Macromolecules, 2010, 43(7), pp. 3465-3478. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma9023735
4. Kudryavtsev Y.V., Govorun E.N., Litmanovich A.D.,
Fischer H.R. ”Polymer Melt Intercalation in Clay Modified by Diblock Copolymers” // Macromol. Theory Simul., 2004, 13(5), p. 392-399.
5. Govorun E.N., Erukhimovich I.Ya. “Emulsion
stabilization by diblock copolymers: droplet
curvature effect” // Langmuir, 1999, 15(24),
pp. 8392-8398.
6. Govorun E.N., Litmanovich A.D. “Stabilization of a Disperse Homopolymer Blend by Diblock
Copolymers: the Effect of Macromolecular Length” // Polymer Science: Ser. A,
1999, 41(11), pp. 1111-1120.
Говорун Е.Н., Литманович А.Д. “Стабилизация эмульсии в смеси гомополимеров при
добавлении ди-блоксополимера: влияние длин макромолекул” // Высокомолек. соед. А, 1999, 41(11), 1756-1767.
7. Erukhimovich I.Ya., Govorun E.N., Litmanovich A.D. “Stabilization of polymer blend structure
by diblock-copolymers” // Macromol. Theory Simul., 1998, 7(2),
pp. 233-239.
V. Изучение структуры заряженных дендримеров
E.N. Govorun, K.B. Zeldovich, A.R. Khokhlov “Structure of Charged Poly(propylene imine) Dendrimers: Theoretical
Investigation” // Macromol. Theory Simul., 2003, 12(9),
p. 705. DOI: 10.1002/mats.200350030
VI. Диффузионные
и реакционные процессы в полимерных смесях
1. Govorun E.N., Kudryavtsev Ya.V. "Phase
separation in a polymer blend in the course of interchain
exchange reaction" // Polymer
Science: Ser A, 2004, 46(5), pp. 553-564.
Говорун Е.Н., Кудрявцев Я.В.
"Фазовое разделение в полимерной смеси в ходе реакции межцепного
обмена" // Высокомолек. соед. А,
2004, 46(5), c. 882-895.
2.Кренцель
Л.Б., Макарова В.В., Кудрявцев Я.В., Говорун Е.Н., Литманович А.Д., Маркова
Г.Д., Васнев В.А., Куличихин В.Г. "Межцепной обмен и взаимодиффузия в
смесях полиэтилентерефталата и полиэтиленнафталата” // Высокомолек. соед. А, 2009, 51(11),
c. 1978-1986. http://elibrary.ru/item.asp?id=1298944
Krentsel L.B., Makarova
V.V., Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N., Litmanovich A.D.,
Markova G.D., Vasnev V.A., Kulichikhin
V.G. "Interchain exchange and interdiffusion in blends of poly(ethylene
terephthalate) and poly(ethylene naphthalate)”
// Polymer Science, Ser. A, 2009, 51(11-12),
pp. 1241-1248.
3. Чертович А.В., Гусева Д.В., Говорун Е.Н.,
Кудрявцев Я.В., Литманович А.Д. “Моделирование полимераналогичной реакции в
смеси полимеров методом Монте-Карло” // Высокомолек.
соед. А, 2009, 51(8), c. 1516-1524.
Chertovich A.V., Guseva D.V., Govorun E.N., Kudryavtsev Ya.V., Litmanovich A.D.
"Monte Carlo Simulation of the Polymer-Analogous Reaction in Polymer
Blend" // Polymer Science, Ser. A, 2009, 51(8), pp. 957-964.
4. Kudryavtsev Y.V., Govorun E.N. ”Diffusion-induced growth of compositional heterogeneity
in polymer blends containing random copolymers” // Eur. Phys. J. E, 2006, 21(3),
pp. 263-276. DOI 10.1140/epje/i2006-10067-3
5. Litmanovich A.D.,
Plate N.A., Kudryavtsev Ya.V.,
Govorun E.N. "Macromolecular Reaction in Polymer
Blends: Interchain Effects" // Comptes rendus Chimie, Academie des Sciences,
Paris 2006, 9(11-12), 1345-1350.
6. Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N.
"End-group interchain exchange reaction in
polymer blends: evolution of the block weight distribution" //
e-Polymers, 2003, no. 063.
7. Kudryavtsev
Ya.V., Govorun E.N.
"Direct interchain exchange reaction in a
polymer blend: evolution of the block weight distribution" //
e-Polymers, 2002, no. 033.
8. Plate N.A., Litmanovich
A.D., Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N. "Interplay of chemical and physical
factors in reacting polymer blends. Theoretical considerations" // Macromol. Symp., 2003,
191, pp. 11-20.
9. Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N., Litmanovich A.D. “A New Approach to the Description of a
Polymer-Analogous Reaction and Interdiffusion in a
Blend of Compartible Polymers” // Polymer Science: Ser. A., 2001, 43(11),
pp. 1085-1089.
Кудрявцев Я.В., Говорун Е.Н., Литманович
А.Д."Новые подходы к описанию полимераналогичной реакции и взаимодиффузии
в смеси совместимых полимеров" // Высокомолек.
соед. А, 2001, 43(11), 1893-1898.
10. Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N., Litmanovich A.D. “Phase Separation in Polymer Blends:
Growth of a Single Particle” // Polymer
Science: Ser. A, 2000, 42(4), pp. 412-416.
Кудрявцев Я.В., Говорун Е.Н., Литманович А.Д. "Фазовое разделение в
полимерной смеси: рост одной частицы" // Высокомолек. соед. А, 2000, 42(4),
635-640.
11. Platé
N.A., Litmanovich A.D., Yashin
V.V., Kudryavtsev Ya.V., Govorun E.N. "Modern problems of the theory of
macromolecular reactions in polymer blends" // Macromol. Symp., 1997, 118,
pp. 347-362.
12. Yashin V., Kudryavtsev Ya., Govorun E., Litmanovich A.
"Macromolecular reaction and interdiffusion in
compatible polymer blend" // Macromol. Theory Simul., 1997, 6(1),
pp. 247-269.