Русская версия English version   
Том 6   Выпуск 2   Год 2011
Компьютерное моделирование свойств ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) нанопленок при фазовом переходе и эмиссионная cпектроскопия их поляризации

Быстров В.С., Парамонова Е.В., Дехтяр Ю.Д., Каташев А., Поляка Н., Быстрова А.В., Сапронова А.В., Фридкин В.М., Клим Г., Холкин А.Л.

Институт математических проблем биологии РАН, 142290 Пущино, Россия
Отдел техники керамики и стекла, Центр исследования керамики и композитов (ЦИКЕКО), Университет Авейро, 3810-193, Авейро, Португалия
Институт биомедицинской техники и нанотехнологии, Рижский технический университет, LV-1658, Рига, Латвия
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, Пущино, Россия
Бергенский центр вычислительных наук, Унифоб АС, N-5008, Берген, Норвегия
Институт кристаллографии РАН, 933333, Москва, Россия
Институт электротехнической физики, Университета земли Саар, D-66041, Саарбрюккен, Германия

Аннотация. В данной работе были исследованы и проанализированы электронная структура и поляризация ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) нанопленок Ленгмюра–Блоджетт в зависимости от их толщины, состава и конформации структуры в процессе фазового перехода при изменении температуры. Выполнение работы проводилось сочетанием двух подходов – экспериментально методом спектроскопии термостимулированной экзоэлектронной эмиссии (ТСЭЭ) и теоретически методами компьютерного моделирования и квантово-химическими расчетами из первых принципов. Модели ПВДФ и композитных П(ВДФ-ТрФЭ) (70:30) молекулярных цепочек в состояниях транс и гош конформеров, а также модели кристаллической ячейки, были разработаны и согласованы с данными ТСЭЭ анализа. Квантово-химические расчеты и моделирование, основанные на теории функционала плотности (ТФП), а также на полуэмпирических методах (таких как PM3), показали, что энергии электронных состояний, а также полная энергия изученных ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) молекулярных кластеров, образующихся в процессе фазового превращения, влияют на работу выхода электрона, сродство к электрону. Проведенный анализ экспериментальных данных ТСЭЭ в сочетании с численными данными по молекулярным моделям показывают эффективность развиваемого подхода. В данной работе ТСЭЭ анализ впервые был применен для определения поляризации нанопленок (методом бесконтактных измерений) и характеристики процесса фазового перехода. Предложенный подход может быть использован в нанобиомедицине, в частности, в разработке новых костных био-имплантатов со встроенными датчиками (смарт-нанотехнологии).
 

Ключевые слова: полимерные сегнетоэлектрики, поляризации и деполяризации, термо-стимулированная экзоэлектронная эмиссия, компьютерное моделирование, работа выхода электрона и сродство электрона.

Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2011;6(2):273-297
doi: 10.17537/2011.6.273
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы Перевод на англ. яз.
Мат. биол. и биоинф.
2011;6(2):t14-t35
doi: 10.17537/2011.6.t14

Полный текст (англ., pdf)

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2020