Hidrofobnost igra pomembno vlogo pri številnih fizikalno-kemijskih procesih, od raztapljanja v vodi do zvitja proteinov, vendar pa je fizikalni izvor hidrofobnosti na temeljnem nivoju še vedno nepojasnjen. Klasični pogled na hidrofobnost je, da se v prisotnosti hidrofobnega topljenca tvorijo mikroskopski kristalčki ledu ('icebergs'), kot posledica okrepljenih vodikovih vezi med molekulami vode. Kljub dolgoletnih raziskavah hidrofobnosti pa ni prav nobenega eksperimentalnega dokaza za obstoj kristalčkov ledu ali okrepljenih vodikovih vezi med molekulami vode v bližini hidrofobnih topljencev. Za študij hidrofobnost na najbolj temeljnem nivoju smo uporabili infrardeče spektre izotopsko razklopljenih valenčnih O-D nihanj molekul vode v raztopini popolnoma hidrofobnih topljencev (metan, etan, kripton, ksenon) in odkrili prvi eksperimentalni dokaz za prisotnost okrepljenih vodikovih vezi molekul vode v bližini popolnoma hidrofobnih topljencev, ki po jakosti ustrezajo tistim v ledu in klatratih. Molekule vode z okrepljenimi vodikovimi vezmi kažejo strukturno ureditev podobno tisti v klatratih. Število okrepljenih vodikovih vezi je od 10 do 15 na eno molekulo metana. Ab-initio simulacije molekulske dinamike raztopine metana v vodi so potrdile, da molekule vode v bližini metana tvorijo močnejše, bolj številne in bolj tetraedrično usmerjene vodikove vezi od tistih v čisti vodi, in da je njihova mobilnost omejena. Pokazali smo, da je odsotnost interkalacijskih vodnih molekul, ki povzročajo elektrostatsko senčenje vodikovih vezi v čisti vodi, kritičnega pomena za nastanek okrepljenih vodikovih vezi v okolici hidrofobnega topljenca. Naši rezultati potrjujejo klasični pogled na hidrofobnost.
COBISS.SI-ID: 6068250
Poskusi kažejo, da se polimerni nanodelci sami sestavijo poleg v ploskovno centrirane kubične mreže še v vrsto različnih tesno pakiranih mrež. V tem delu smo preučili teoretične možnosti, da so ugotovljena fazna zaporedja lahko povezana z mehkobo delcev, ki so modelirani na način elastičnih krogel v kontaktni interakciji. Krogle so opisane z dvema teorijama elastičnosti za končne deformacije, s pomočjo: modificiranega Saint-Venant-Kirchhoff modela in neo-Hook-ovega modela. Določimo območja, kjer je odboj med sferama paroma aditiven in je v skladu s Hertzovo teorijo. Z izračunom elastične energije 9 kristalnih rešetk pri gostoti daleč preko Hertzovega območja, konstruiramo fazni diagrama pri čemer najdemo tako ploskovno centrirane kubične mreže kot tudi A15 mreže ter preproste šesterokotne mreže. Zadnji dve sta stabilni pri velikih gostotah, kjer so kroglice popolnoma prekritei. Ti rezultati so kvalitativno v skladu z ugotovitvami, ki kažejo, da je mogoče deformabilnost dejansko obravnavati kot splošno lastnost, ki določa fazno obnašanje v nano-koloidnih suspenzijah.
COBISS.SI-ID: 30267175
Raziskovali smo nizkotemperaturne ramanske spektre (8-300 K) polikristalinične in kristalinične oblike dihidrata oksalne kisline, ki kažejo intenzivne spektralne variacije v območju med 1200 in 2000 cm-1. Nizkotemperaturne difrakcijske študije so potrdile stabilnost kristalne P21/n faze, brez faznih prehodov. Opažena je nova skupina ramanskih trakov v območju med 1200 in 1300 cm-1 pri temperaturah pod 90 K, ki jih razložimo z izgubo centra inverzije. Center inverzije bi lahko izginil bodisi zaradi motnje v položajih hidroksilnih protonov ali zaradi prenosa protona iz karboksilne skupine na molekulo vode. Hipoteza prenosa protona je podprta tudi z nastankom novih trakov v območju med 1600 in 1813 cm-1, katerih izvor lahko razložimo z vibracijami H3O+ ionov. Ujemanje med kvantnimi izračuni vibracijskih spektrov in izmerjenimi ramanskimi oksonijevih ionov oksalne kisline v obliki seskvihidrata, potrjuje slednjo hipotezo.
COBISS.SI-ID: 6072602