Особливості аномального світлорозсіяння у розчинах з сильними водневими зв’язками - Автореферат

Фізика конденсованого стану речовини та фізика рідин зокрема постійно знаходяться у центрі уваги дослідників. Але деякі явища, до яких належить низькоконцентраційний максимум світлорозсіяння, зафіксований у певних розчинах, дотепер викликають різночитання у трактуванні та описі. Деякі дослідники не реєстрували АНМС, проводячи дослідження в розчинах одразу після їх приготування. Причинами відсутності ефекту є достатньо вузький концентраційний діапазон, в якому він спостерігається (0,03-0,09 мольних часток), і низька щільність експериментальних точок в ньому, що не дозволяє точно знайти максимум АНМС. Результати роботи дозволять виявити особливості АНМС, які заважають відтворенню ефекту, підтвердити новий підхід до його опису, а також можуть обґрунтувати емпіричні методики застосування розчинів з сильними водневими звязками взагалі та водно-гліцеринових розчинів зокрема.У вступі обґрунтована актуальність теми та необхідність проведення досліджень, вказана мета роботи, визначена її наукова новизна i зазначена практична цінність.У другому розділі наведено результати досліджень концентраційних, температурних, кутових та анізотропних залежностей інтенсивності розсіяного світла у водних розчинах гліколя і гліцерину. У підрозділі 2.1. наведено результати досліджень концентраційних та температурних залежностей інтенсивності розсіяного світла у розчинах вода-гліколь та вода-гліцерин (рис.1). Встановлено, що стаціонарність розчину та незмінність отриманих результатів досягається на протязі доби, що еквівалентно у хімічній практиці емпіричним правилам по “старінню” розчинів, та пояснює розбіжності у деяких фізичних дослідженнях. У підрозділі 2.2. представлено концентраційну залежність коефіцієнту деполяризації розсіяного світла у розчинах вода-гліцерин, яка має максимум у області АНМС. Наведено результати вимірів часів кореляції інтенсивності розсіяння світла у розчинах вода-гліцерин в залежності від концентрації.Розроблено і реалізовано унікальний цифровий імпульсний корелометр, що має ряд властивостей, які дозволяють досліджувати процеси з гаусовою та негаусовою статистиками в діапазоні характерних часів процесів від 10-1с до 10-7с як в режимі реального, так і відкладеного часу з апаратно-програмною корекцією помилок. Встановлено причину неузгодженості експериментальних результатів різних авторів при дослідженні властивостей розбавлених водно-спиртових розчинів, якою є складна часова залежність оптичних властивостей свіжоприготованих розчинів. Показано, що повторюваність експериментальних результатів за значеннями інтегральної інтенсивності молекулярного розсіяння світла спостерігається тільки через 15-20 годин після приготування розчинів. Показано, що в розчині вода-гліцерин максимальний розмір просторових неоднорідностей при 5 ОС досягає 70-80 Е, і зменшується зі збільшенням температури. Проте встановлено, що максимуми коефіцієнта деполяризації, інтегральної інтенсивності і розміру області просторової неоднорідності зміщені один відносно одного, що свідчить про послідовну зміну розмірів і геометричних параметрів оптичних неоднорідностей.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Розроблено і реалізовано унікальний цифровий імпульсний корелометр, що має ряд властивостей, які дозволяють досліджувати процеси з гаусовою та негаусовою статистиками в діапазоні характерних часів процесів від 10-1с до 10-7с як в режимі реального, так і відкладеного часу з апаратно-програмною корекцією помилок.

2. Встановлено причину неузгодженості експериментальних результатів різних авторів при дослідженні властивостей розбавлених водно-спиртових розчинів, якою є складна часова залежність оптичних властивостей свіжоприготованих розчинів. Показано, що повторюваність експериментальних результатів за значеннями інтегральної інтенсивності молекулярного розсіяння світла спостерігається тільки через 15-20 годин після приготування розчинів. Цей результат свідчить про аномально повільне протікання в них процесу встановлення термодинамічної рівноваги.

3. Встановлено параметри кореляційних функцій флуктуацій інтенсивності молекулярного розсіяння світла. За цими даними визначено коефіцієнт дифузії і розмір неоднорідностей, які є причиною аномального світлорозсіяння у розбавлених водно-спиртових розчинах. Показано, що в розчині вода-гліцерин максимальний розмір просторових неоднорідностей при 5 ОС досягає 70-80 Е, і зменшується зі збільшенням температури. Це дозволяє стверджувати, що світлорозсіювачі є квазічастинками змінного складу.

4. Вперше отримано детальні температурні і концентраційні залежності інтегральної інтенсивності аномального світлорозсіяння , які спостерігаються в розбавлених водних розчинах гліцерину і гліколя. Показано, що як функція своїх змінних асиметрична відносно , які відповідають максимуму інтенсивності, а Im при зменшенні температури зміщується в область менших концентрацій і зростає. На підставі цього можна зробити висновок, що в області концентрацій в цих розчинах відбуваються структурні зміни.

5. Вперше отримано концентраційну залежність коефіцієнта деполяризації АНМС, в якій також виявлено максимум у цій області. Проте встановлено, що максимуми коефіцієнта деполяризації, інтегральної інтенсивності і розміру області просторової неоднорідності зміщені один відносно одного, що свідчить про послідовну зміну розмірів і геометричних параметрів оптичних неоднорідностей.

6. Запропоновано кластерний підхід до опису експериментально отриманих закономірностей, на базі якого можна зробити висновок, що оптичні неоднорідності максимального розміру можна інтерпретувати як перколяційні кластери, які виникають при наближенні до псевдоспінодалі розчину внаслідок кооперації елементарних кластерів з оціночним розміром 10 Е.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Чечко В. Є. Розсіяння світла у водних розчинах гліцерину/ В.Є.Чечко // УФЖ.- 2001.- Т. 46, № 9.- С. 920-921.

2. Чечко В. Е., Заремба В. Г. Молекулярное взаимодействие в растворах с сильной водородной связью / В. Е. Чечко, В. Г. Заремба // Химическая физика.- 1993.- Т. 12, № 7.- С. 1036-1039.

3. Заремба В. Г., Салістра Г. І., Гоцульський В. Я., Чечко В. Е. Визначення моментів старших кореляційних функцій електромагнітних полів при одноточковій реєстрації / В. Г.Заремба, Г. І. Салістра, В. Я. Гоцульський, В. Е. Чечко // УФЖ.- 1995.- Т. 40, № 6.- С. 638-639.

4. Гоцульский В. Я., Чечко В. Е., Заремба В. Г. Коррелометр для случайных импульсных сигналов / В. Я. Гоцульский, В. Е. Чечко, В. Г. Заремба // ПТЭ.- 1997, № 2.- С.161-162.

5. Chechko V. Eu., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. Structurization of water solutions of tartic acid under stirring / V. Eu. Chechko, V. G. Zaremba, V. Ya. Gotsulsky // Journal of Molecular Liquids.- 2001.- Vol. 93. - P. 35-38.

6. Chechko V. Eu., Lokotosh T. V., Malomuzh N. P., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. Clusterization and anomalies of fluctuations in alcohol solutions of low concentrations / V. Eu. Chechko, T. V. Lokotosh, N. P. Malomuzh, V. G. Zaremba, V. Ya. Gotsulsky. // Journal of Physical Studies.- 2003.- Vol. 7, № 2.- P. 175-183

7. Chechko V. E., Gotsulskiy V. Ya., Zaremba V. G. On the nature of relaxation processes in dilute water-glycerol solutions / V. E. Chechko, V. Ya. Gotsulskiy, V. G. Zaremba. // Journal of Molecular Liquids. - 2003.-Vol. 105/2-3.- P. 211-214.

8. Заремба В. Г., Чечко В. Е., Гоцульский В. Я. Кореляційна спектроскопія колективного руху молекул в конденсованих середовищах / В.Г.Заремба, В.Е.Чечко, В.Я. Гоцульский. // XII Республ. школа - семінар "Спектроскопія молекул та кристалів". Ніжин, 1995.- C. 35-36.

9. Гоцульский В. Я., Чечко В. Е., Заремба В. Г. Коррелометр для случайных импульсных сигналов на базе К1-20 / В. Я. Гоцульский, В. Е. Чечко, В. Г. Заремба. // Спектроскопия молекул и кристаллов : республиканская школа-семинар, 10-14 апр. 1989 г.: тезисы докл.- Тернополь:, 1989.- С. 84-85.

10. Chechko V. Eu., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. Measurement of Average Size of Emulsion Particle and Flow Velocity / V.Eu. Chechko, V.G.Zaremba, V.Ya.Gotsulsky // Book of Abstracts of conference, 7-11 May 1998 y. : abstract.- Szczecin (Poland), 1998.- P. 17.

11. Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya., Chechko V. Eu. Structurization of water solutions of tartic acid under stirring / V. G. Zaremba, V. Ya. Gotsulsky, V. Eu. Chechko // Special problems in physics of liquids : International Conference dedicated to the memory of Prof. I. Z. Fisher., 31 May- 4 June 1999 y. : abstract.- Odessa, 1999.- P. 150-151.

12. Chechko V. Eu., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. Space limitation influence on molecular movement in nematic liquid crystals / Chechko V. Eu., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. // XIV International school-seminar "Spectroscopy of Molecules and Crystals". 7-12 June 1999 y. : abstract.- Odessa, 1999.- P. 272.

13. Chechko V. Eu., Zaremba V. G., Gotsulsky V. Ya. Characteristic times foranomaly fluctuactions in dilute water-alcohol solutions / V.Eu. Chechko, V.G.Zaremba, V.Ya.Gotsulsky // International conference Physics of liquid matter: modern problem. 11-19 September 2001 y. : abstract.- Kyiv, 2001. P.132.

14. Чечко В. Е., Гоцульский В. Я. Аномальное рассеяние света в растворах с сильными водородными связями / В.Е. Чечко, В.Я. Гоцульский // Mathematical problems under description of the 1-st kind phase transition. Odessa, 2006. С. 53

15. Гоцульська А. В., Гоцульський В. Я., Чєчко В. Є., Попов А. Ю. Прилад для дослідження оптичних властивостей градієнтних розчинів” / А. В. Гоцульська, В. Я. Гоцульський, В. Є. Чєчко, А. Ю. Попов //Сьома науково-технічна конференція ПРИЛАДОБУДУВАННЯ: стан і перспективи, 22-23 квітня 2008 р.: Збірник тез доповідей.- Київ, 2008.- С. 85.

16. Попов А.Ю, Тюрин О.В., Ткаченко В.Г., Чечко В.Є., Попова Н.А., Джуртубаева Г.Н. Фазово-чутливий спекл-інтерферометричний мікроскоп для аналізу варіацій коефіцієнту заломлення у біологічних обєктах. / А. Ю Попов, О. В. Тюрин, В. Г. Ткаченко, В. Є. Чечко, Н. А. Попова, Г. Н. Джуртубаева // V International Conference on Optoelectronic Information Technologies PHOTONICS-ODS 2010, abstracts, - Odessa, 2010.- P. 129 (231).