Введение к работе
Изучение поверхностных явлений превратилось в самостоятельный раздел физики и химии ввиду его значительной практической важности. Интерес к эффектам взаимодействия адсорбированной молекулы с поверхностью возникает в связи с развитием теории гигантского комбинационного рассеяния света, изучением различного рода неоднородностей на поверхностях кристаллов; исследование свойств молекул, адсорбированных на поверхности жидкости, оказывается актуальным для фундаментальных и прикладных исследований, а также для целого ряда технологических приложений: адгезии, смачивания, изучения свойств монослоев, в частности, пленок Лэнгмюр-Блоджет. Взаимодействие монослоев с поверхностью с середины века является предметом обсуждения в химической и физической литературе. Построение континуальных моделей остается одним из основных теоретических методов изучения эффектов сольватации, а электростатическое описание систем широко используется при изучении сольватационных эффектов как в объеме раствора, так и в области поверхностных явлений. Тем не менее, в ряде публикаций (см., например, [1]), в качестве задачи первостепенной важности отмечалась необходимость более детального изучения взаимодействия головных групп молекул с поверхностью жидкости. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Целью работы является развитие континуальной модели в случае адсорбированных на поверхности жидкости молекул, вывод основных формул, которые можно рассматривать как обобщение соотношений, известных в теории растворов на случай поверхностных явлений, а также установление тех расстояний, где допустимо рассматривать взаимодействие с поверхностью как с пространственно однородной системой. НАУЧНАЯ НОВИЗНА.
Теория реактивного поля для поверхностно-активных молекул развита в значительно меньшей степени, чем для частиц растворенного вещества в объемной фазе, и требует развития модельных представлений. До настоящего времени при изучении адсорбции используется упрощенное описание (например, в [2]), не позволяющее рассматривать эффект погружения головной части молекулы в жидкость. В диссертации развивается модель сольватационной полости, применимая к случаю поверхностно-активных молекул. Эта полость представляет углубление в плоской поверхности границы раздела воздух-вода в форме сферического сегмента. Предлагаемая модель, позволяющая получить ряд важных аналитических соотношений,
ранее не рассматривалась. Все основные результаты диссертации являются
новыми.
Полученные в работе аналитические выражения и оценки величин могут быть использованы в ходе экспериментальных и теоретических исследований поверхностных явлений, в частности, полученные для некоторых случаев значения энергии реактивного поля, могут быть использованы для квантово-химических расчетов. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
Построение континуальной модели поверхности проведено по аналогии с построением моделей в теории сольватации. Математическое решение поставленной электростатической задачи потребовало использования ряда положений теории специальных функций. Методы, при помощи которых проводились численные расчеты, являются оригинальными, что было обусловлено спецификой задачи. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.
Материалы диссертации докладывались на научных семинарах ведущей организации, кафедры квантовой химии химического факультета СПбГУ и кафедры статистической физики НИИФ СПбТУ. ПУБЛИКАЦИИ.
По теме диссертации опубликованы четыре работы. Они указаны в конце автореферата. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ.
Диссертация состоит из введения, пяти глав и девяти приложений. В конце приводятся итоги работы. Список литературы включает 58 наименований. Объем работы, включая библиографию, - 121 страница.