Projekti / Programi
Lastnosti in stabilnost raztopin nabitih nanodelcev
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.01 |
Naravoslovje |
Kemija |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
polielektroliti, koloidi, proteini, raztopine, Coulombske interakcije, fazni prehod, kratkosežne interakcije, statistična termodinamika, računalniške simulacije, integralske enačbe
Raziskovalci (4)
Organizacije (1)
Povzetek
Raztopine micelov površinsko aktivnih snovi, globularnih proteinov, mikroemulzij in suspenzij nabitih koloidov (polielektrolitov), predstavljajo zelo hitro rastoče področje znanosti. Te snovi imajo namreč velik pomen v industriji, pomembno vlogo pa igrajo tudi pri bioloških procesih. Čeprav so v tovrstnih sistemih Coulombske sile prevladujoče, pa niso edine, ki določajo njihove lastnosti. Biološki sistemi so še posebej zapleteni, saj poleg mešanice elektrolita in polielektrolita pogosto vsebujejo tudi znatne koncentracije nevtralnih makromolekul. V tej raziskavi želimo prispevati k boljšemu razumevanju lastnosti raztopin polielektrolitov s študijem:a) nestabilnosti in obarjanja v raztopinah nabitih nanodelcev, povzročeni z močnimi korelacijami med ioni. V nasprotju z uveljavljenimi teorijami, po katerih je sila med enako nabitimi makroioni lahko vedno le odbojna, pa novejše teoretične in eksperimentalne raziskave kažejo na prisotnost privlačnih sil med makroioni v raztopinah, ki vsebujejo dvo ali večvalentne protiione. Nadvse koristno bi bilo torej raziskati, kako naboji na makroionu in protiionih, dielektričnost topila, ter ostale količine vplivajo na stabilnost teh sistemov. V tej raziskavi nameravamo za študij lastnosti in območja stabilnosti teh sistemov uporabiti Monte Carlo metodo računalniških simulacij in tudi nekatere moderne teorije statistične mehanike, zasnovane na integralskih enačbah.b) modela proteina z usmerjenimi privlačnimi silami med molekulami. Dejstvo je, da nekateri proteini dimerizirajo že v zelo razredčenih vodnih raztopinah. Tu predlagamo raziskavo modela proteina, ki ima poleg Coulombskih, tudi usmerjene kratkosežne privlačne sile. S pomočjo teh rezultatov, dobljenimi z metodami statistične termodinamike (N,P,T simulacije), bomo skušali pojasniti naše lastne meritve osmoznih tlakov, pa tudi eksperimentalne podatke iz literature.c) katalize v raztopinah polielektrolitov. Znano je, da polielektroliti katalizirajo določene kemijske reakcije med ioni. Navkljub velikemu praktičnemu pomenu je ta pojav teoretično slabo raziskan. Tu želimo izračunati spremembo v pogostosti trkov med enako nabitimi ioni elektrolita, ki jo povzroči dodatek polielektrolita. V ta namen bomo uporabili različne metode statistične-termodinamike, med njimi tudi računalniške simulacije. d) bolj realističnih modelov raztopin polielektrolitov. Pri modeliranju raztopin, ki vsebujejo nabite delce, se topilo obravnava kot dielektrično zvezna snov. Pri tem zanemarimo dejstvi, da imajo molekule topila določeno velikost, in da je dielektrična konstanta v notranjosti nanodelcev drugačna od tiste, ki jo ima topilo. Namen raziskave je kritično ovrednotenje teh poenostavitev.
