Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Sasha_Trimer_Mono_Dimer.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.11.2018
Размер:
4.15 Mб
Скачать

Структура ленгмюровских слоев тримера трет-бутилзамещенного фталоцианина кобальта

Саше – все, что покрашено желтым цветом

1) Саше – для Триммера - построить зависимость параметров (Амол, n, d_i, d_i/D, w_free, B, deltaPi, c_i_face, c_f_face, delta_c_i, c_i_aggr) от c_face.

2) Сравнительные рисунки (упаковки в слоях мономера и тримера) (по результатам сравнения)

Цель работы:

1) исследование наноструктуры ленгмюровских слоев тримера трет-бутилфталоцианина кобальта (Co3(PctВu4)3) при различных начальных поверхностных концентрациях;

2) сравнительный анализ структуры плавающих слоев мономера, димера и тримера трет-бутилфталоцианина кобальта.

1. Структура ленгмюровских слоев тримера трет-бутилфталоцианина кобальта

Плавающие слои Co3(PctВu4)3 (синтез Боровкова Н.Ю.) формировали на установке KSV (KSV Instruments, США) из раствора в пиридине (С= 54 мкмоль/л = 0.1 мг/мл) при исходных степенях покрытия поверхности cface = 1.8, 3.6, 18.1, 36.1 и 72.2 % (соответствующие поверхностные концентрации составляют N0 = 0.55, 1.1, 5.5, 11.1, 22.1 мкмоль12). Время выдержки до начала сжатия слоя составляло 15 мин, скорость сжатия – 4.8 см2/мин. Модель молекулы тримера Co3(PctВu4)3 представлена на рисунке 1, модель молекулярной упаковки в плотнейшем монослое – на рис. 2. Геометрические характеристики как отдельной молекулы Co3(PctВu4)3, так и в плотнейшем монослое приведены в таблице 1.

Рис.1. Модель молекулы Co3(PctВu4)3

а б

1) В одном масштабе

2) Прказать элементарные ячейки + отдельно параметры а=…b=…

3) Рис. б – по высоте на середину рис а

Рис. 2. Схема плотнейшей упаковки Co3(PctВu4)3 с face-on (а) и edge-on (ψ = 90°, б) расположением молекул в слое.

Таблица 1. Геометрические характеристики Co3(PctВu4)3

Положение молекулы

Площадь, описанного прямоугольника(нм2), линейные размеры (нм)

Площадь тени (нм2)

Площадь в плотнейшей упаковке (нм2), линейные размеры

face-on

9

.........

5.4

7.8

….

edge-on

3

......

1.7

2.1

....

На рисунке 3 представлены изотермы сжатия и πА-π графики ленгмюровских слоев, полученные при различных начальных степенях покрытия поверхности.

а б

Рис. 3. Изотермы сжатия (а) и πА-π графики (б) для Co3(PctВu4)3, cface=1.8 (1), 3.6 (2), 18 (3), 36 (4) и 72% (5). Точками показаны границы участков, соответствующих стабильным монослоевым состояниям.

Количественные характеристики плавающих слоев Co3(PctВu4)3 приведены в таблице 2.

Таблица 2. Количественные характеристики плавающих слоев Co3(PctВu4)3.

N0, мкмоль/м2,

(cface, cedge), %

Состояние слоя

ci-face - cf-face

(ci-edge - cf-edge)

((ci-aggr - cf-aggr)), %

πi–πf

(∆π),

мН/м

Amol,

нм2

n

Daggr,

нм

ψΔ

win-М/Amol,%

(ρaggr,%)

[nH2O] **

winter-M-i,

нм2

di,

нм

(di/ Daggr)

B,

м/Н

0.55

(1.8, 0.6)

Моно

face-on

20-29

(6.3-9.3)

((48-71))

0.4-1.1

(0.7)

13.1

1

4.1

0

59

(41)

[77]

14

1.8

(0.4)

480

1.1

(3.6, 1.1)

Моно

face-on

16-42

(5-13)

((35-94))

0.2-3.3

(3.1)

12.1

1

4.3

0

55

(45)

[67]

23

3.0

(0.7)

200

5.5

(18.1, 5.6)

Моно

edge-on

(о-форма)

47-130

(15-41)

((36-92))

0.3-4.4

(4.1)

3.9

2

3.2

33

56*

7.6

2.3

(0.7)

155

11.1

(36.1, 11.2)

Моно

edge-on

('-форма)

99-230

(31-73)

((40-43))

0.2-2.6

(2.4)

2.2

8

4.7

73

23*

3.2

2.7

(0.6)

230

22.1

(72.2, 22.4)

Монослой

(-форма)

135-263

(43-83)

((51-100))

0-0.8

(0.8)

2.0

(2.040.06)

65

13

90

2.0

5.2

(0.4)

620

Δ для edge-on наноагрегатов - минимальный угол наклона молекул к поверхности воды;

* количество воды в агрегатах, рассчитанное из предположения вертикального расположения молекул;

** принято, что площадь, занимаемая молекулой воды в агрегате – 0.1 нм2, а эффективный диаметр молекулы воды dH2O = 0.36 нм.

N0 исходная поверхностная концентрация; C концентрация наносимых растворов; cface face-on исходная степень покрытия поверхности, cedge edge-on исходная степень покрытия поверхности; ci-face (ci-edge) и cf-face (cf-edge) текущие степени покрытия поверхности в точках начала и конца стабильного состояния; Δcj-face протяженность стабильного состояния по текущей степени покрытия поверхности; ci-aggr и сf-aggr степени покрытия поверхности воды агрегатами в точках начала и конца стабильного состояния; Amol площадь, приходящаяся на молекулу в наноагрегате; i-f, (Δπ) интервал давлений, в котором существует стабильное состояние; n агрегационное число; Daggr диаметр наноагрегата; ψ угол наклона молекул; win и winter-M-i содержание воды в агрегате и воды между наноагрегатами (на одну молекулу) в начальной точке стабильного состояния; ρaggr плотность агрегата; nH2O (H2O/Pc) число молекул воды на одну молекулу фталоцианина в агрегате; B сжимаемость слоя; di и df расстояния между границами наноагрегатов в начальной и конечной точках стабильного состояния.

Установлено, что во всем исследованном интервале начальных степеней покрытия в области малых давлений (π  4.4 мН/м) Cu3(PctВu4)3 формирует на поверхности воды стабильные монослоевые состояния (табл. 2). Монослои состоят из акваагрегатов диаметром от 3.2 до 13 нм, включающих от 1 до 65 молекул Co3(PctВu4)3.

Показано, что в области малых cface (1.8 – 3.6%) формируются face-on монослои (молекулы в наноагрегатах расположены вдоль поверхности воды, рис. 4а). Агрегационное число n = 1, расстояние между агрегатами – от 1.8 до 3.0 нм. Такие монослои содержат значительное количество свободной (не включенной в акваагрегаты) воды (wfree-i от 14 до 23 нм2 на молекулу) и обладают высокой сжимаемостью (B от 200 до 480 м/Н).

Рис. 4. Схематическое представление ленгмюровского слоя Cu3(PctВu4)3 в face-on (c = 1.8%, а, б ) и edge-on (cface = 72%, в, г) состояниях. На рис. б и г показана боковая проекция наноагрегатов.

В области средних cface (18 – 36%) формируются edge-on монослои. Минимальный угол наклона молекул в стеках () составляет от 31 (о-форма) до 73 ('-форма). Слои характеризуются малой сжимаемостью (B от 155 до 230 м/Н) и высокой плотностью. Число молекул в агрегатах – от 2 до 8, содержание свободной воды в слое – от 3.2 до 7.6 нм2 на молекулу.

При самой большой из исследованных исходной степени покрытия поверхности (cface = 72%) формирующийся монослой состоит из сухих edge-on наноагрегатов ( = 90, -форма, рис. 4б). Специфические характеристики такого слоя – малое содержание свободной воды (wfree-i  2.0 нм2 на молекулу) и самая высокая для данного соединения сжимаемость (B = 620 м/Н).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]