Ученые МГУ совместно с немецкими коллегами выяснили, что взаимодействие частиц полимерных микрогелей на водной поверхности зависит от их формы. Сферические частицы, попадая на воду, деформируются, превращаясь в подобие двояковыпуклых линз, и не образуют упорядоченных структур. Вытянутые (эллипсоидные) частицы также изменяют форму на поверхности, но они способны формировать сложные структуры, говорится на сайте учебного заведения.
Полимерные микрогели представляют собой сетчатые структуры, разбухшие в растворителе, которые объединяют в себе характеристики макромолекул, нано- или микрочастиц (в зависимости от размеров сетки), а также поверхностно-активных веществ. Эти микрогели обладают чувствительностью к температуре в водных растворах, что позволяет регулировать размеры отдельных частиц и форму образующихся комплексов путем изменения температуры.
Характеристики микрогелей делают их перспективными для создания двумерных материалов, систем доставки лекарственных препаратов и микрокапсул для проведения химических реакций. Ученые создали микрогели со структурой «ядро-оболочка» различной формы — от сферической до сильно вытянутой, где длина ядра превышала его толщину в восемь раз.
Для наблюдения процесса самосборки частиц их поместили на водную поверхность. Специалисты также использовали компьютерное моделирование, чтобы подробно проанализировать форму и внутреннюю структуру данных объектов на границе между жидкостью и воздухом.
Результаты продемонстрировали, что сферические микрогели не создают сложных упорядоченных узоров на поверхности жидкости. При этом вытянутые частицы в зависимости от своей формы либо формировали треугольные структуры, либо образовывали ветвящиеся образования, где отдельные частицы располагались рядом, касаясь друг друга длинными сторонами. Подобные различия обусловлены усилением капиллярного эффекта у вытянутых частиц, который проявляется через изменение поверхностного натяжения воды в точках ее взаимодействия с микрогелями.
«Полученные данные будут полезны при проектировании двумерных материалов, а также нанореакторов на основе полимерных микрогелей для проведения химических реакций. В дальнейшем мы планируем детально исследовать влияние химического состава и размера микрогелей на их внутреннюю структуру и самоорганизацию на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей», — заключает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Потемкин, профессор РАН, профессор кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ.
Ранее в Новосибирске разработали уникальные криогели на основе хитозана — вещества, которое получают из панцирей ракообразных. Эти гели отличаются высокой пористостью и улучшенными абсорбирующими характеристиками. Подробнее о них рассказано в другом материале Hi-Tech Mail.
