Polacy odkryli sposób formowania warstw ciekłych kryształów na wodzie :: Wydarzenia / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

W IChF PAN określono warunki przyśpieszonej separacji mieszaniny polimerów i ciekłych kryształów

Niebieska Karta - wyjaśnienie terminu; procedura "Niebieskie Karty"

Specjaliści zachęcają Polaków: "Badaj dno oka"

10 najważniejszych odkryć naukowych roku 2009 według "Science"

IX Sympozjum "Analiza Chemiczna w Ochronie Zabytków" w Warszawie

Sposób powstawania wielu warstw ciekłych kryształów umieszczonych na powierzchni wody odkryli naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie. "Zaobserwowaliśmy dziewięciowarstwy, które dotychczas funkcjonowały wyłącznie w charakterze naukowych sugestii" - poinformował dr Andrzej Żywociński.

Ciekłe kryształy po wylaniu na powierzchnię wody mogą tworzyć monowarstwy - uporządkowane warstwy grubości pojedynczej cząsteczki. Z monowarstw mogą również formować się również powłoki złożone z kolejnych warstw.

Jak informują specjaliści z IChF PAN, cząsteczki zachowują się nieco podobnie jak tkanina na stole: podczas ściskania monowarstwy z boków, w pewnym momencie działające siły zaczynają wypychać cząsteczki w górę. Na monowarstwie pojawiają się fałdy, które następnie kładą się na niej. Jeśli ściskanie jest kontynuowane, na wodzie utworzy się uporządkowana struktura z trzech monowarstw.

"Nam udało się zaobserwować i udokumentować mechanizm znacznie ciekawszy - mówi doktorant Jan Paczesny z IChF PAN. - Okazało się, że dalsze ściskanie trójwarstwy jednego ze związków prowadzi do fałdowania, w którym uczestniczy nie jedna, zewnętrzna monowarstwa, a cała trójwarstwa. Wypychana fałda ma wtedy grubość sześciu warstw i gdy kładzie się na trójwarstwie, nasza cząsteczkowa +tkanina+ staje się świetnie uporządkowaną dziewięciowarstwą".

Jak wyjaśnia dr inż. Andrzej Żywociński z IChF PAN w Warszawie istnienie pięciowarstw nie było dobrze udokumentowane. "Nam udało się z dużą precyzją potwierdzić ich obecność. Co więcej, zaobserwowaliśmy dziewięciowarstwy, które dotychczas funkcjonowały wyłącznie w charakterze naukowych sugestii" - powiedział dr Żywociński.

Praktyczne wykorzystanie uporządkowanych wielowarstw jest możliwe po przeniesieniu ich z powierzchni wody na podłoże stałe, np. z krzemu. W tym celu płytkę krzemową wielokrotnie zanurza się w wodzie z wielowarstwą i wynurza.

"Oznacza to nie tylko możliwość produkowania podłoży nowego typu, ale również dziewięciokrotne skrócenie czasu formowania wielowarstw o dużej grubości, wcześniej wytwarzanych przez mozolne nakładanie nawet kilkudziesięciu monowarstw" - napisano w komunikacie IchF PAN przesłanym PAP.

Uczeni mają nadzieję, że w przyszłości pochodne obserwowanych przez nich związków znajdą zastosowanie w elektronice organicznej. "Planujemy również wykorzystać tendencję do samoorganizacji tych cząsteczek w celu organizowania innych cząsteczek" - komentuje dr Żywociński.

W jaki sposób uczeni zbadali monowarstwy? W doświadczeniach przeprowadzanych w IChF PAN na powierzchnię wody wylewa się mikrolitry ciekłych kryształów. Związki i ich ilość są tak dobrane, aby formowały uporządkowaną warstwę grubości jednej cząsteczki. "Ten nowo poznany mechanizm tłumaczy, dlaczego wielowarstwy zwiększają grubość w sekwencji 1-3-5-7 monowarstw" - informują specjaliści z IChF PAN.

Monowarstwy można ściskać za pomocą przyrządu zwanego wagą Langmuira. Jest to wanienka z dwiema hydrofilowymi barierkami, między którymi unosi się na wodzie monowarstwa badanego związku. Zmniejszając odległość między barierkami można znacząco zwiększyć ciśnienie działające w płaszczyźnie monowarstwy.

Grupa z IChF PAN zajmowała się też substancjami, w których oddziaływania między cząsteczkami nie były dostatecznie elastyczne. Podczas ściskania takich związków, nad monowarstwę są wypychane nie jej fałdy, a pojedyncze cząsteczki, które po oderwaniu od powierzchni wody łączą się w pary. Jako nielotne, pozostają przy monowarstwie i ze wzrostem ciśnienia porządkują się, formując od razu dwie warstwy na monowarstwie.

Naukowcy z IChF PAN sądzą, że procesy podobne do obu zaobserwowanych występują też w przypadku innych związków chemicznych o zbliżonej budowie cząsteczkowej. Wyniki ich pracy opublikowano w czasopiśmie "Chemistry - A European Journal".

PAP - Nauka w Polsce

ekr/ agt/bsz

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (w skrócie IChF PAN) instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Warszawie. Obecnie tematyka badań w IChF jest skoncentrowana wokół aktualnych problemów fizykochemii. pełny tekst

Areologia- (areo - powierzchnia; logia - nauka) - inżynieria powierzchni, która zajmuje się całokształtem działań naukowych i technicznych, mających na celu konstruowanie, wytwarzanie, badanie i stosowanie warstw powierzchniowych a więc - zgodnie z obowiązującymi Polskimi Normami - warstw wierzchnich, powłok o innych, lepszych niż rdzeń (dla warstw wierzchnich) lub podłoże (dla powłok) właściwościach głównie: antyściernych, antyzmęczeniowych, antykorozyjnych i dekoracyjnych. pełny tekst

Warstwa przyrodnicza - w archeologii i geologii termin odnoszący się do warstw, które powstały bez ingerencji człowieka w toku przyrodniczych procesów formowania. Przykładem warstwy przyrodniczej może być naniesiony przez powódź muł, popioły powstałe po pożarze, popioły wulkaniczne, naniesiony przez wiatr piasek itp. pełny tekst

Sekwencja stratygraficzna - w archeologii termin oznaczający występowanie po sobie kolejnych warstw archeologicznych w obrębie danego stanowiska archeologicznego. Analiza układu warstw pozwala archeologom odtworzyć dzieje stanowiska i ich kolejność. Układ warstw nie jest jednolity i same warstwy także nie są jednakowe w obrębie stanowiska. W różnych rejonach stanowiska proces powstawania warstw mógł przebiegać inaczej. pełny tekst

Pojemność monowarstwy to ilość adsorbatu, która zmieści się w obrębie warstwy monomolekularnej (jednocząsteczkowej), czyli monowarstwy w przeliczeniu na jednostkę masy adsorbentu. Najczęściej podawana w mmol/g lub mg/g. Tak określona wielkość pojemności monowarstwy jest zależna od rodzaju adsorbowanych cząsteczek. Wielkością związaną z pojemnością monowarstwy poprzez wielkość adsorbowanej cząsteczki jest powierzchnia właściwa podawana w m2/g. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".