Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 7
1.1.Коллоидная стабилизация поверхности частиц полимерами разной архитектуры 8
1.1.1.Примеры стабилизации поверхности частиц в условиях in situ 8
1.1.2.Коллоидная стабилизация водных дисперсий твердых частиц 18
1.2 Органо-неорганические гибридные системы 24-
1.2.1. Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в органических средах 25
1.1.2. Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в водных и водно-спиртовых средах 29
ГЛАВА II. Экспериментальная часть 42
II.1 .Исходные реагенты 42
II.2.Методы получения 45
II.3.Методы исследования 48
ГЛАВА III. Результаты и обсуждение 53?
III. .Изучение параметров гелеобразования 53
III.2.Свойства гибридных гелей 65
III.2.1. Исследование термочувствительных свойств водных растворов ПВКЛ и ОНГГ на их основе в присутствии неорганических солей ...72
III.3. Практическое применение 86
III.3.1.Использование органо-неорганических гибридных гидрогелей на основе поли-М-винилпирролидона и продуктов гидролитической поликонденсации тетраметоксисилана в качестве матрицы для иммобилизации биологических агентов 87
III.3.2.Иммобилизация катализаторов и проведение реакций неорганических соединений в матрице ПВП-8і02 90
III.3.3. Системы ПВП-ЗЮг/частицы нанокремния 91,
Выводы 96
ГЛАВА IV. Приложение 98
IV.1 .Реакция Белоусова-Жаботинского 98
IV.2. Графики термовосприимчивости ОШТ nBKJl-Si02 и соответствующих растворов под действием неорганических солей 100
Список литературы 109
- Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в органических средах
- Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в водных и водно-спиртовых средах
- Исследование термочувствительных свойств водных растворов ПВКЛ и ОНГГ на их основе в присутствии неорганических солей
- Графики термовосприимчивости ОШТ nBKJl-Si02 и соответствующих растворов под действием неорганических солей
Введение к работе
Формирование трехмерной сетки за счет ковалентных или ионных связей между макромолекулами приводит к образованию полимерных гелей и гидрогелей. Получение таких систем, которые уже более пятидесяти лет используют во многих областях науки (химии, биологии), производства (биотехнологии, пищевой и фармацевтической промышленностях, сельском хозяйстве, строительстве), медицины [1-5], также возможно при участии водородных или координационных связей, сил Ван-дер-Ваал ьса, гидрофобных взаимодействий. Недавно было показано, что сшивающими агентами макромолекул могут быть наночастицы различной химической природы [6-11].
Одним из методов получения неорганических наночастиц является золь-гель технология. Этот метод, известный уже в течение 150 лет, обычно описывают как способ получения керамик [12], который широко используется для получения волокон и покрытий. Процесс получения заключается в протекании гидролиза молекул прекурсора и последующих реакций поликонденсации образующихся продуктов. Золь-гель-переход в случае алкоксипроизводных кремния соответствует следующим химическим реакциям [13-16]:
гидролиз(1)
=Si-OR + Н,0 « , 7оч =Si-OH + ROH
этерификация (2)
конденсация (3) Si-OR + HO-Si Si-O-Si + ROH
алкоголиз (4) конденсация (5)
HSi-OH + HC Si =SK -№ + H,0
гидролиз(6)
Таким образом, молекулы и частицы, образующиеся по ходу процесса, являются продуктами указанных выше реакций. С начала и до конца синтеза в реакционной системе одновременно присутствуют олигомерные" и полимерные молекулы (=Si-0-Si=), которые могут содержать боковые группы =Si-OR и =Si-OH.
Образование дискретных частиц, которые затем агрегируют в цепочки или сетчатые структуры впервые было установлено Карменом [17] и далее изучено Дилером [15]. Он показал, что образование геля кремнезема можно рассматривать в две стадии, но в зависимости от концентрации кремнезема в растворе вторая стадия будет разной. Сначала первоначально образованные молекулы Si(OH)4 конденсируются, формируя коллоидные частицы. В разбавленном растворе единственным последующим изменением является дальнейшее медленное увеличение размера частиц. Но при концентрации кремнезема в растворе 1 мае. % такие первичные частицы уже в состоянии сконденсироваться вместе, образуя очень открытую, но вместе с тем непрерывную, распространяющуюся по всей среде структуру. Таким образом, обеспечивается определенная жесткость данной среды. Механизм на обеих стадиях полимеризации одинаков, т.е. конденсация происходит с образованием связей Si-0-Si. Однако если на первой стадии конденсация ведет к формированию частиц, состоящих из плотного кремнезема, но на второй стадии вследствие невозможности точного совмещения двух частиц по общему участку поверхности число связей Si-0-Si между частицами будет меньшим по сравнению с числом связей внутри самих частиц. Эти силоксановые связи достаточны только для связывания вместе соседних частиц в фиксированном положении по отношению друг к другу, что приводит к образованию жесткой, высокопористой, переплетенной объемной сетки разветвленных цепочек.
Такие системы, где непрерывная фаза - органический полимер, а дискретная фаза - неорганические наночастицы, мы предлагаем называть гибридными материалами. Гибридные материалы, полученные при проведении золь-гель-реакций в водном растворе полимера, будем называть органо-неорганическими гибридными гидрогелями (ОНГГ).
Ранее сообщали о возможности формирования гомогенных, оптически прозрачных и эластичных ОНГГ на основе органических полимеров поли-JV-винилкапролактама [6], поли-ІУ-винилпирролидона [8], поливинилового спирта [9,10], поли-ІУ-изопропилакриламида [11], полиакриловой кислоты [7,18] и алкоксипроизводных кремния. Наноразмерные частицы — продукты гидролитической поликонденсации органосиланов общей формулы SiO OHypR).- являлись "сшивателями" в таких структурах.
Мягкие условия формирования, отсутствие токсических реагентов и излучений высокой энергии в сочетании с благоприятными физическими свойствами позволяют считать ОНГГ новыми материалами, перспективными для применения в биологии, медицине, косметологии [8], а также в электронных устройствах [19]. Однако структура, морфология, граничные условия формирования ОНГГ исследованы мало. Известно [20], что реокинетический метод является весьма информативным для получения данных об изменениях, происходящих в ходе гелеобразования.
Целью исследования было изучение начальной стадии формирования органо-неорганических гибридных гидрогелей на примере системы полимер-вода-тетраметоксисилан методом капиллярной вискозиметрии. В качестве полимеров были выбраны ПВП и ПВКЛ.
Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в органических средах
Композиционные и наполненные полимеры известны давно и широко применяются. Органо-неорганические гибридные гидрогели (ОНГТ) компонентами которых являются гидрофильные полимеры, вода и неорганические наночастицы, поверхностные группы которых взаимодействуют с группами макромолекул полимера, являются новым видом композиционных материалов. Наночастицы могут быть введены в матрицу полимера разными способами, но так, чтобы частицы оставались изолированными друг от друга. Первый метод состоит в синтезе наночастиц in situ в готовой полимерной матрице путем восстановления уже имеющихся в ней солей металлов; второй метод заключается в приготовлении дисперсии наночастиц отдельно и последующем смешении их с раствором полимера. Широко применяется и золь-гель технология [12]. Золь-гель реакции могут быть проведены как в органических, так и в водных или водноспиртовых средах, а также в матрицах гидрофильных и гидрофобных полимеров.
Независимо от способа получения ОНГТ эти гибридные системы можно рассматривать как новый вид гелей, чьи свойства делают их перспективными материалами для различных областей науки и техники и которые можно получать в мягких условиях при смешении водных растворов органического (полимерного) и неорганического предшественников.
В этой части обзора будут представлены некоторые примеры формирования ОНГТ в разных средах с помощью золь-гель технологии.
В последние годы большое количество нанокомпозитов было синтезировано путем проведения в среде органического полимера золь-гель реакций алкоксисиланов. Процесс синтеза отличается простотой проведения и низкой температурой реакции. Одной из самых значимых характеристик гибридов является взаимодействие органической и неорганической фаз на молекулярном уровне. Контакт между компонентами может осуществляться с помощью химических связей и физических взаимодействий [69]. Образование химических связей может происходить при введении силанольных групп в органический полимер [70-76]. Один из наиболее эффективных физических взаимодействий - это водородная связь, которая особенно значима, когда органические полимеры имеют полярные функциональные группы. Образование водородных связей между функциональными группами компонентов фиксируют при проведении синтеза в водных средах. В органических растворителей взаимодействие компонентов осуществляется за счет других механизмов.
В серии работ [77,78] синтезированы гибридные гели с помощью к-7Г взаимодействия, которое нечасто использовали для получения гибридных материалов. Поскольку группа фенил-Si не подвергается гидролизу, фенильные группы остаются в кремнеземной матрице после золь-гель реакций. Образцы были получены при добавлении прекурсора фенилтриметоксисилана (ФТМОС), имеющего в своем строении фенильное кольцо, в раствор полистирола (ПС) в ТГФ. Реакции проводили при повышенной температуре, а после окончания процесса образцы выдерживали неделю при температуре синтеза. Для сравнения были использованы и алкоксисиланы, не имеющие в строении молекулы ароматического кольца, а именно ТМОС, метилтриметоксисилан (МТМОС) и изобутилтриметоксисилан (z -BuTMOC). Возможность получения прозрачных гомогенных гибридов может быть реализована тогда, когда размер сформированных в матрице полимера неорганических частиц, меньше, чем длина волны видимого света. Во всем концентрационном интервале использования ФТМОС полученные образцы были прозрачны, тогда как для ТМОС, МТМОС и z -BuTMOC при тех же концентрациях гибриды были мутными.
Наряду с ФТМОС, в присутствии которого были получены прозрачные гомогенные образцы, для синтеза гибридов был выбран еще один алкоксисилан, также имеющий в своем строении ароматическое кольцо, а именно мезитилтриметоксисилан (месТМОС). Однако получить прозрачные гибриды удалось лишь при минимальном содержании прекурсора в системе. Это может быть объяснено наличием метальных заместителей на фенильном кольце месТМОС из-за прерывания к-к взаимодействий. Эти результаты показывают, что для получения гомогенных полистирольных гибридов необходимо ароматическое кольцо. Что касается месТМОС, пространственный объем кольца с заместителями приводит к ухудшению гомогенности. Исходя из этого, ожидали, что взаимодействие между фенильными кольцами полимера и производных прекурсора более важны для образования гомогенного гибрида, чем гидрофобные взаимодействия.
В целях продолжения изучения роли 7С-7Е взаимодействий при синтезе гибридных материалов в работе [78] получили образцы на основе полидиаллилфталата (ПДАФ). В качестве прекурсора использовали ФТМОС. Используя взаимодействия между фенильными группами полистирола и неорганической фазы были получены прозрачные гомогенные полимерные гибриды. Аналогично полистирольных гибридам гомогенное распределение обеих фаз происходило благодаря взаимодействиям между органической и неорганической фазами. Для оценки 7С-7С взаимодействий использовали тот же набор прекурсоров, содержащих ароматические кольца: ФТМОС, месТМОС и фенТМОС.
Подобно полистирольным гибридам золь-гель реакции алкоксисиланов протекали в растворе ПДАФ в ТГФ при повышенной температуре, вследствие чего растворитель испарялся и в результате образовался стеклообразный материал. Независимо от соотношения ФТМОС/ПДАФ все полученные полимерные гибриды были прозрачными и фазовое разделение не наблюдалось. Прозрачность полученных материалов говорит о однородном диспергировании неорганических частиц с размером меньшим, чем длина волны видимого света. Эти результаты подтверждают эффективность золь-гель метода для получения гибридов на основе ПДАФ с разными содержаниями неорганической фазы. Данные, полученные методом ТГА, дополнительно свидетельствуют о присутствии неорганических частиц. Поскольку полимер не обладает термостойкими свойствами, он полностью сгорает при высокой температуре. При сгорании образца гибрида зафиксировали большой объем остатка. Расчет выхода керамики, сделанный на основании данных ТГА, подтвердил присутствие высоко процента керамики в гибридах и полную конверсию ФТМОС в Ф8іОі 5.
Получение органо-неорганических гибридов путем золь-гель реакций в водных и водно-спиртовых средах
Целью в работе [6] было применение золь-гель метода для синтеза нового типа наноструктурированных термочувствительных «smart» гидрогелей на основе макромолекул низко- и высокомолекулярного ПВКЛ, обладающего в водной среде НКТР (32-37 С).
В качестве кремнийорганического прекурсора был выбран тетраметоксисилан (ТМОС). Авторами была изучена кинетика гелеобразования, согласно которой, за время гелеобразования принимали момент резкого возрастания вязкости системы. Поскольку измерения проводились для ОНГГ с разными объемными соотношениями ПВКЛ/ТМОС, то было показано, что чем больше концентрация ТМОС в исходной смеси, тем короче времена гелеобразования. Существование водородных связей между карбонильными группами звеньев ПВКЛ и силанольными группами на поверхности наночастиц диоксида кремния было доказано методом ИК-спектроскопии.
Другим способом определить стабильность физически сшитых гелей было измерение растворимой фракции. Было показано, что процент содержания растворимой фракции в ОНГГ низкий, что свидетельствует о сильном взаимодействии полимерной и неорганической фракции и о присутствии в гибриде большого числа физических зацеплений. Оказалось, что процент растворимой фракции увеличивался с ростом соотношения ПВКЛ/ТМОС и уменьшался с ростом молекулярной массы ПВКЛ. Следовательно, для получения стабильного гибрида и во избежание экстракции полимерных цепей при синтезе ОНГГ необходимо использовать высокомолекулярный полимер.
Оказалось, что повышение содержания ТМОС приводит к снижению равновесной степени набухания. Это следует из того, что присутствие большего количества частиц на звено полимера приводит к формированию гидрогеля, полимерные макромолекулы в составе которого переплетены сильнее. Более того, равновесная степень набухания увеличивается при росте соотношения ПВКЛ-ЗіОг, что объясняется повышением доли «свободных» групп, взаимодействующих с молекулами воды, при росте концентрации ПВКЛ. Изучая механические характеристики гелей, авторы показали, что при более высоком содержании частиц в геле эластические модули и напряжение при разрыве возрастают, в то время как удлинения при разрыве падает. Однако выше определенной концентрации ТМОС происходит фазовое разделение, которое приводит к низкой эластичности и внешней непрозрачности материала. При изучении термочувствительных свойств гибридов было установлено, что температура, при которой происходили изменения в геле, сформированном на основе раствора низкомолекулярного полимера, соответствовала НКТР ПВКЛ. Это подтверждает то, что присутствие неорганической фазы не оказывает какого-либо значительного влияния на температуру фазового разделения. Напротив, гидрогели, сформированные на основе раствора высокомолекулярного ПВКЛ, сжимались при температуре, значение которой ниже НКТР полимера. Набухшие до равновесия при комнатной температуре образцы при ее повышении начали сжиматься. Было зафиксировано, что количество выделяемой воды с ростом содержания кремниевых частиц снижалось. Это означало, что термочувствительные свойства менее ярко выражены для гидрогелей с высоким содержанием S1O2. Хотя процесс набухание/сжатие идет медленно, он является обратимым, что характеризуем такие гибридные материалы как высоко эластичные и механически прочные.
Среди водорастворимых полимеров, растворы которых используются для проведения в них золь-гель реакций, используют ПВП. Использование полимера огромным числом исследователей обусловлено его свойствами [67], о которых уже упоминалось. На основе ПВП методом золь-гель технологии получены термостабильные газопроницаемые мембраны. В качестве кремнийорганического прекурсора использовали метилтриметоксисилан (МТМОС) [86]. Газовая проницаемость мембраны была оценена с помощью газов N2, С02 и Не. Мембраны оказались высокоселективными для Не и С02. Авторы связывали такое наблюдение с высоко полярной амидной группой в цепи ПВП, которая облегчает сорбцию диоксида углерода.
Полимером, часто используемым исследователями в разных лабораториях для синтеза ОНГГ, является ПВС. В работе [87] золь-гель методом в кислых средах получены органо-неорганические гибридные мембраны ПВС-БіОг для использования их в топливных элементах на основе метанола. Химическая структура ПВС была модифицирована сульфоянтарной кислотой, соответственно в матрице ПВС присутствовали сульфогруппы. В ходе золь-гель реакций тетраэтоксисилана (ТЭОС) образовались наночастицы кремнезема, на поверхности которых адсорбировался ПВС. За счет этого равномерно диспергированные наночастицы создали барьер для транспорта метанола. Ожидали, что сшитые мембраны ПВС могли бы обеспечить высокую протонную проводимость, обусловленную добавлением групп кислоты, и низкую проницаемость метанола, из-за сшивок между ПВС и сульфоянтарной кислотой с неорганической фазой, что создает барьер для метанола. Методом ИК-спектроскопии было доказано образование сшивок между гидроксильными группами ПВС и карбоксильными группами сульфоянтарной кислоты. Было показано, что реакция этерификации между цепями ПВС и сульфоянтарной кислоты была полностью завершена, а формирование гибрида осуществлено с помощью золь-гель реакций. Также зафиксировали значительное число гидроксильных групп, которые способствуют образованию водородных связей между полимером и водой. В этом исследовании авторы сравнили по способности проницаемости метанола две мембраны: ПВС/сульфоянтарная кислота и ПВС-8Ю2/сульфоянтарная кислота.
Исследование термочувствительных свойств водных растворов ПВКЛ и ОНГГ на их основе в присутствии неорганических солей
Макромолекулы, способные к быстрым обратимым фазовым переходам в водной среде из гидрофильных в гидрофобные микроструктуры под влиянием незначительных перемен во внешнем окружении получили название "smart polymers" или иначе "умные полимеры" [91]. Научный и практический интерес к этим синтетическим объектам непосредственно связан с их необычным поведением.
Поли-Ы-винилкапролактам является одним из таких умных полимеров. Он выделяется в ряду поли-1М-виниламидов тем, что его нижняя критическая температура растворения (ТРфР) лежит в области температур функционирования живых систем, т.е. в интервале от 32 до 37 С [91]. При нагревании водного раствора ПВКЛ вплоть до указанных температур происходят изменения конформаций макромолекул и межмолекулярных взаимодействий, что приводит к фазовому разделению [91]. Известно, что поведение макромолекул ПВКЛ в водном растворе и собственно температурный интервал меняются при введении различных добавок - малых органических или неорганических молекул [91]. В частности, "растворение-осаждение" ПВКЛ в значительной мере зависит от присутствия в растворе неорганических солей различного строения, причем, природа аниона в большей степени важна, чем природа катиона. Характер зависимости изменения ТРфр от концентрации вносимых добавок определяется формированием пространственных структур, в состав которых входят гидратированные макромолекулы ПВКЛ, взаимодействие между которыми реализуется посредством "длиннокоррелированных" цепочек из молекул воды [91]. Полимер-гидратный комплекс (ПГК), который образуют молекулы ПВКЛ и воды, является восприимчивым детектором, характеризующим фазовое состояние раствора при введении водорастворимого соединения-добавки.
Полимерные гели, полученные на основе «smart» полимеров, тоже проявляют чувствительность к возникающим небольшим изменениям внешней среды (рН, температуры, состава или ионной силы раствора) и откликаются заранее запрограммированным образом, поэтому их называют «восприимчивые гели» или «умные материалы».
Ранее было показано, что органо-неорганические гибридные гидрогели, получаемые в результате золь-гель превращений ТМОС в водном растворе ПВКЛ и возникающих структурообразующих контактов, могут претерпевать фазовый переход с изменением объема [6]. В данной работе методом пропускания света получены данные об изменении мутности при нагревании ОНГТ в сравнение с растворами линейного полимера ПВКЛ. Полученные системы отличаются от уже изученных в [6] введением электролитов на стадии формирования.
Целью выполненной работы было показать влияние катионов и анионов различной природы на термочувствительное поведение гибридных гидрогелей, сформированных на основе растворов ПВКЛ разных молекулярных масс, и сравнить полученные зависимости с данными о фазовом разделении водно-солевых растворов ПВКЛ при нагревании.
На основе водно-солевых растворов ПВКЛ-1 и ПВКЛ-3 формировали гибридные гидрогели двух типов: серии АГ и серии БГ соответственно. ОНГТ представлял собой термочувствительный неионогенный гидрогель. Полагали, что в основе его строения лежат совокупность взаимных переплетений участков макромолекул (топологические зацепления) и развитая флуктуационная сеть водородных связей. Частицы SiCb, образованные по ходу синтеза гибридных гидрогелей, взаимодействуют с карбонильными группами лактамных колец ПВКЛ (водородное связывание) за счет поверхностных ОН-групп и являются дополнительными узлами сетки геля.
Использование сильных электролитов (неорганических солей) должно изменять структуру гидрогеля, поскольку будут затрагиваться конформации цепей ПВКЛ на момент проведения реакций золь-гель синтеза. Исследования показали, что используемые соли по-разному влияют на поведение гибридного гидрогеля при нагревании. Интересно, что независимо от молекулярной массы полимера, на которой получен гель, его поведение при введении соли, при повышении температуры отличается от поведения «чистого» геля. В работе мы проследили влияние катиона и аниона на отклик термочувствительного геля в сопоставлении с раствором линейного полимера.
Для всех составов растворов и ОШТ выявлены следующие закономерности: фазовое разделение растворов происходит резко; значение температуры фазового разделения (ТРфр) в присутствии солей, содержащих хлорид-ион, смещается в область более низких температур, тогда как при переходе от СГ к Г наоборот. Процесс коллапса в геле происходит постепенно, температурный интервал достаточно широк; тенденция смещения «температуры фазового разделения» (ТГфР) полностью совпадает с направлением изменения соответствующего параметра раствора и зависит от состава соли. Полученные закономерности, подробно обсуждаемые ниже, легко объяснить, изучив поведение растворов, на которых основаны эти гели. В работе мы исследовали влияние одних и тех же солей на термочувствительность растворов и гелей.
Графики термовосприимчивости ОШТ nBKJl-Si02 и соответствующих растворов под действием неорганических солей
Известно, что многие неорганические наночастицы обладают важным комплексом оптических, магнитных и других свойств. Уникальность свойств наноразмерных объектов во многом определяется влиянием поверхности на атомные и электронные процессы, имеющие квантовый характер [96]. Объемную часть нанокристаллов формирует кристаллическая решетка исходного материала, средний размер которой составляет несколько десятков нанометров. Этот размер определяет область локализации волновых функций электронов и дырок. По этой причине оптические и электронные свойства нанокристаллов будут отличаться от свойств их объемных аналогов. Нанокристаллический кремний (НК) является привлекательным объектом с особыми оптическими свойствами благодаря возможности сдвигать край основного поглощения в видимую и ультрафиолетовую область спектра [97]. Возможность создания солнцезащитных композитов за счет физического эффекта поглощения фотона УФ-диапазона без переизлучения кванта света с другими энергетическими характеристиками может быть реализован в частицах НК, поскольку изменение их параметров и модифицирование поверхности позволяет управлять их оптическими свойствами. Такая особенность частиц НК позволяет создавать новые технологии получения солнцезащитных нанокомпозитов.
Как было описано выше, неорганические наночастицы могут выполнять роль сшивателей в ОНГГ. Поэтому это открывает возможность получения функциональных ОНГГ с использованием квантовых свойств наночастиц. В данной работе мы продемонстрировали эту возможность на примере включения в ОНГГ наночастиц кремния, полученных заранее.
Предварительными опытами было показано, что при варьировании концентрации частиц НК в интервале 2-5 мас. % в смеси можно получать органо-неорганические гибридные гидрогели. Они представляют собой сильно окрашенные образования, не имеющие удовлетворительных физико-механических свойств, и полностью поглощают свет в УФ-диапазоне. Для получения пленок с необходимыми физико-механическими и оптическими характеристиками была предложена методика получения ОНГГ смешенного типа, когда базообразующими частицами геля были наночастицы кремнезема, полученные по золь-гель технологии. В исходную смесь при этом вводили дисперсии с различным количеством частиц нанокремния, обеспечивающие нужные оптические свойства таких пленок. Цель исследования - синтез солнцезащитных нанокомпозитных ОНГГ nBn-Si02 с включенными функциональными частицами нанокремния и изучение оптических свойств таких систем.
Формирование пленок осуществляли на пластинке кварцевого стекла. Полученные образцы обладали высокой механической прочностью и степенью адгезии к подложке. Следует отметить, что в случае использования вместо НК порошка аэросила А-380 подобный эффект формирования пленок за тот же период времени не обнаруживался.
Содержание НК в системах варьировали в интервале 0.5-1.5 % мае. Очевидно, что концентрация НК в смеси оказывает сильное влияние на степень поглощения света. С ростом концентрации НК в смеси эффективность поглощения увеличивается. ОНГГ в этом случае выполняют функцию матрицы, в которой частицы НК равномерно распределяются по объему без агломерации, что повышает эффективность использования квантовых свойств НК
Для сравнения были получен спектр поглощения для аналогичного порошка в глицерине. Наблюдали различия в форме кривых, которые можно связать с разным вкладом рассеяния НК средах ПВП и глицерине. Вид кривой для полимерной пленки по своему характеру совпадает с литературными данными, где аналогичный порошок был напылен на подложку MgF2 [98]. При эксплуатации образца на воздухе при комнатных условиях в течение месяца было показано, что форма спектра не зависит от времени.
На рис.24 представлены спектры КР пластинки кристаллического кремния и пленки nBn-Si02/HK. Из сдвига полосы КР для пленки относительно полосы кристаллического кремния можно оценить размер частиц порошка в пленке [99]. Эта величина составляет 10±2 нм, что совпадает с данными о размерах, оцененных из величины площади удельной поверхности для этого порошка.
