З використанням методу молекулярної динаміки досліджено структурні та динамічні властивості води та водного розчину іона уранілу, адсорбованих у щілиноподібній порі аморфного кремнезему. Проведено розрахунки для випадку гнучкої моделі води SPC/E в атомарно деталізованій порі, розміри якої вибрано у межах 2,0 - 5,0 нм. Наявність гідроксильних груп, розташованих на поверхні пори, призводить до сильної адсорбції молекул води, що має визначальний вплив на їх динаміку. Детально вивчено випадок присутності іона уранілу поблизу стінки пори та вплив гідроксильних груп на формування його гідратної оболонки.

С использованием метода молекулярной динамики, исследованы структурные и динамические свойства воды и водного раствора иона уранила, адсорбированных в щелеобразной поре аморфного кремнезема. Проведены рассчеты для случая гибкой модели воды SPC/E в атомарно детализированной поре, размеры которой выбирались в пределах 2,0 - 5,0 нм. Установлено, что наличие гидроксильных групп, расположенных на поверхности поры, приводит к сильной адсорбции молекул воды, что имеет определяющее значение на их динамику. Детально изучен случай присутствия иона уранила вблизи стенок поры и влияние гидроксильных групп на формирование его гидратной оболочки.

Індекс рубрикатора НБУВ: В253.342 + В365.563

Рубрики:

Середовища багатофазні. Середовища багатокомпонентні. Спеціальні розділи < Гідро- і аеродинаміка >

Дифузія в рідинах

Шифр НБУВ: Ж41279 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Здійснено комп'ютерне моделювання за допомогою методу молекулярної динаміки (МД) для флюїда Ленарда-Джонса адсорбованого в модельному силікагелі. Обчислено функції середньо-квадратичного відхилення координат та автокореляційні функції швидкостей частинок флюїда для малих і великих густин. Пораховані радіальні функції розподілу ілюструють явище формування контактного шару на поверхні пор, яке призводить до зменшення рухливості молекул, адсорбованих у пористому середовищі. Одержані значення для коефіцієнта самодифузії добре узгоджуються з експериментальними даними для метану, адсорбованому в силікагелі.

Використовуючи розвинення рівнянь реплік Орнштейна-Церніке (РОЦ), досліджено структурні властивості Леннард-Джонсівського флюїду адсорбованого в полідисперсній матриці з притягальною взаємодією. Для цього застосовано РОЦ рівняння у поєднанні з розкладами кореляційних функцій по ортогональних поліномах. Пораховано радіальні функції розподілу адсорбованого флюїду за різних температур. Також розглянуто ефект полідисперсності матриці на внутрішню енергію системи.

Використовуючи комп'ютерне моделювання на базі коміркового автомата, досліджено дві граткові моделі, які описують процеси витравлювання. В одній моделі використано однакову ймовірність витравлювання для всіх поверхневих вузлів, у іншій - імовірність витравлювання вузла залежить від оточення даного вузла. Таким чином, на противагу першій моделі, в другій моделі присутній нелокальний опис розвитку поверхні. Тому природньо розглянути наступне питання: чи ця нелокальність є достатньою, щоб спричинити якісно нові результати? Відповідь на дане запитання є основною метою цієї роботи. Показано, що існує еквівалентність між двома розглянутими моделями. Це значить, що нелокальна модель призводить до якісно подібних результатів, що і локальна модель, яку описано певною ефективною ймовірністю витравлювання.

Використовуючи метод молекулярної динаміки, досліджено структурні та динамічні властивості води та водного розчину іона уранілу (ІУ), адсорбованих у щілиноподібній порі аморфного кремнезему. Розрахунки проведено для випадку гнучкої моделі води SPC/E в атомарно деталізованій порі, розміри якої вибрано в межах 2,0 - 5,0 нм. Наявність гідроксильних груп (ГГ), розташованих на поверхні пори, призводить до сильної адсорбції молекул води, що має визначальний вплив на їх динаміку. Детально вивчено випадок ІУ поблизу стінки пори та вплив ГГ на формування його гідратної оболонки.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г534.1

Рубрики:

Теорія фізико-хімічного аналізу

Шифр НБУВ: Ж41279 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Застосовано теорію масштабної частинки до опису термодинамічних властивостей плину в матриці в межах моделі твердих стрижнів. З цією метою розвинено теоретичний підхід, відомий як SPT2. Одержано аналітичні вирази для хімічного потенціалу та тиску плину в матриці двох типів: тверді стрижні та тверді стрижні, що перекриваються. Запропоновано низку нових наближень у межах SPT2. Показано, що, крім відомих геометричної пористості та пористості пробної частинки, важливим є ще інший тип пористості, який визначається максимально можливою упаковкою плину, доступною в пористому середовищі. Щоб перевірити теорію SPT2 та оцінити точність запропонованих наближень, проведено комп'ютерне моделювання за допомогою методу Монте-Карло у великому канонічному ансамблі. Зазначено, що теоретичний опис, представлений у даному дослідженні, суттєво покращує результати аж до найвищих густин плину.

Розглянуто процес самоформування фаз у порі зі стінками, декорованими смужками полімерної щітки (з мономерів сорту А), яка заповнена бінарною сумішшю з компонент А і В. Досліджено роль розчинника під час фазових переходів, спричинених зміною складу суміші. Знайдено граничні випадки квазіодновимірного та квазідвовимірного незмішування. Показано, що механізм формування морфологій (та, в деяких випадках, переключення між ними) у разі зміни складу суміші полягає у зміні локального середовища для ланцюжків полімерних щіток. Знайдено сформовані за посередництва розчинника ламеларні, меандроподібні та порядкові циліндричні фази. Структури вивчено за допомогою аналізу інтегралів перекриття щіток і величин компонент тензора гірації.

Застосовано теорію збурень Баркера - Гендерсона (БГ) для вивчення плину Ленарда - Джонса в невпорядкованій пористій матриці, сформованій твердими сферичними частинками. З метою опису системи відліку, яка необхідна для теорії збурень, використано розвинення теорії масштабної частинки (ТМЧ). Останні досягнення у розвитку ТМЧ для твердокулькового плину в твердокульковій матриці дозволять одержувати термодинамічні властивості в такій системі з високою точністю. Таким чином, поєднано теорію БГ з теорією ТМЧ і виведено вирази для хімічного потенціалу та тиску плину в матриці. Використовуючи одержані вирази та умови фазової рівноваги, побудовано фазові діаграми газ - рідина плину Ленарда - Джонса в твердокульковій матриці. Досліджено ефект пористості матриці і розміру матричних частинок. Показано, що зменшення пористості матриці знижує значення критичної температури та критичної густини плину, разом із тим, фазова діаграма звужується. Спостережено, що збільшення розміру матричних частинок призводить до росту критичної температури. Зауважено, що результати теорії узгоджуються з даними комп'ютерного моделювання. Запропонований теоретичний підхід можна розвинути до опису анізотропних рідин у твердокульковій матриці.

У межах теорії поля густини сформульовано наближення середнього поля для дослідження властивостей нематогенного плину Майєра - Заупе біля твердої поверхні. У лінеаризованому наближенні середнього поля розраховано аналітичні вирази для профілю густини та профілю параметра порядку. Проаналізовано залежність контактних значень профілів густини та параметра порядку від температури. Для оцінки застосовності використаних наближень проведено порівняння одержаних теоретичних результатів з оригінальними даними комп'ютерного моделювання.

За допомогою методу молекулярної динаміки проведено комп'ютерне моделювання та досліджено властивості однієї молекули куркуміну у воді, метанолі та диметилсульфоксиді за постійних температури та тиску. Для цього використано модель, запропоновану нещодавно для куркуміну в межах силового поля OPLS-UA [J. Mol. Liq., 2016, 223, 707] та поєднано її із моделлю води SPC/E та моделями OPLS-UA для метанолу і диметилсульфоксиду. Одержано опис змін у внутрішній структурі розчиненої молекули, які спричинюються різними середовищами розчинника. Проаналізовано парні функції розподілу між окремими фрагментами молекули куркуміну та молекулами розчинника. Досліджено статистичні характеристики водневих зв'язків між різними компонентами. Одержано коефіцієнт самодифузії молекули куркуміну в трьох модельних розчинниках.

Індекс рубрикатора НБУВ: В372.7 в641

Рубрики:

Радіаційні ефекти у твердих тілах

Шифр НБУВ: Ж41279 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.7

Рубрики:

Теорія. Види < Середовища сипучі >

Шифр НБУВ: Ж41279 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено кластерування молекул куркуміну у воді, використовуючи модель OPLS-UA для енольної форми куркуміну (J. Mol. Liq., 223, 707, 2016) і модель SPC-E для води. З цією метою проведено комп'ютерне моделювання розчинів 2, 4, 8, 12, 16 і 20 молекул куркуміну в 3000 молекулах води з використанням методу молекулярної динаміки. Розраховано радіальні розподіли центрів мас молекул куркуміну та проаналізовано значення біжучих координаційних чисел. Прослідковано формування кластерів із часом. Отримано опис внутрішньої структури молекул у кластері за допомогою радіальних розподілів окремих елементів молекули куркуміну, орієнтаційних дескрипторів, параметра порядку та радіуса гірації. Розраховано коефіцієнт самодифузії кластерованих молекул куркуміну. Описано розподіл молекул води навколо кластерів. Виконано порівняння результатів із результатами комп'ютерного моделювання інших авторів. Обговорено можливість зв'язку передбачень, отриманих для нашої моделі, та експериментально спостережуваних даних.

Розглянуто мезоскопічну модель рідкокристалічної щітки, яка може слугувати фотоперемикаючою поверхнею для попередньої орієнтації низькомолекулярних рідких кристалів в об'ємній фазі. Щітка побудована шляхом причеплення до субстрату полімерів із молекулярною архітектурою, що містить бічні ланцюги, причому кожен бічний ланцюг закінчуються хромофорними групами азобензену. У процесі опроміненні ультрафіолетовим світлом хромофори фотоізомеризуються в немезогенний cis стан, а вся система перетворюється на звичайну полімерну щітку без орієнтаційного порядку, що може перебувати у двох станах: згорнутому та випрямленому залежно від щільності щеплення. У разі опромінення видимим світлом, хромофори фотоізомеризуються в мезогенний trans стан, у результаті чого утворюється сітка з ланцюгів за рахунок сильного притягання між хромофорами. Самоскупчення щітки в цих умовах призводить до орієнтаційно ізотропної полідоменної структури. Бажане планарне одновісне впорядкування хромофорів в щітці може бути досягнуте в певних інтервалах температури та щільності причеплення полімерів в результаті двоетапного протоколу приготування. Зовнішній чинник орієнтує хромофори одновісно на першому етапі. На другому етапі система врівноважується за заданої температури та вимкненого зовнішнього чинника. Попередньо орієнтовані хромофори зберігають або втрачають орієнтацію залежно від величини ефекту пам'яті, властивого сітці ланцюгів, що утворюються на першому етапі, подібно до випадку рідкокристалічних еластомерів, де такі ефекти викликані ковалентними поперечними зв'язками.

Досліджено деякі аспекти мікроскопічної структури куркуміну у водно-диметилсульфоксидному розчиннику різної композиції. Для цього проведено комп'ютерне моделювання методом молекулярної динаміки за постійної температури та тиску. Система складається з OPLS-UA моделі для енольного конформера куркуміну, OPLS моделі для диметилсульфоксиду (DMSO) і SPC/E моделі води. Розраховано радіальні розподіли центрів мас молекул куркуміну та проаналізовано відповідні до них біжучі координаційні числа. З'ясовано вплив збільшення концентрації DMSO у розчиннику вода-DMSO на дезагрегацію кластерів куркуміну. Досліджено зміни розподілу молекул води та DMSO навколо молекул куркуміну. Виконано якісне порівняння наших вислідів із результатами інших авторів. Обговорено можливість взаємозв'язку результатів моделі з експериментальними даними в термінах так званого критичного відсотка агрегації води.