ИСТИНА

Проект посвящен экспериментальному и теоретическому исследованию необратимой реакции сшивания по концевым группам макромолекул, адсорбированных на наночастицах. Реакции такого рода лежат в основе получения перспективных материалов, в которых функциональные элементы – наночастицы или микрогели стабилизированы в трехмерной полимерной сетке. Успешные попытки синтеза подобных систем позволяют поставить задачу изучения основных закономерностей, связывающих условия проведения реакции, химическую природу и архитектуру реагентов со структурой и физико-химическими характеристиками формирующихся сшитых систем. В качестве основной модельной системы будут использованы наночастицы золота, стабилизированные диблок-сополимером поливинилпиридин – полистирол, полученным методом контролируемой радикальной полимеризации с обратимой передачей цепи по механизму присоединения–фрагментации. В этом случае на конце винилпиридинового блока может находиться инертная цианоизопропильная группа или серосодержащая группа, обеспечивающая дополнительное взаимодействие с поверхностью наночастицы, а на конце стирольного блока – комплементарные азидная или алкинильная группы, способные образовывать сшивку в результате клик-реакции. Для проведения этой реакции наночастицы будут диспергированы в органическом растворителе. Варьируя средний размер и концентрацию наночастиц, а также молекулярную массу сополимеров, составляющих их оболочку, предполагается исследовать кинетику реакции сшивания, строение и характеристики получающегося композита методами статического и динамического светорассеяния, абсорбционной и рамановской спектроскопии, электронной и атомно-силовой микроскопии, термомеханического анализа. Важная роль в проекте отводится теоретическим исследованиям, которые позволят оценить равновесную степень покрытия наночастиц блок-сополимером и их эффективный размер, а также описать характерные кинетические режимы клик-реакции при взаимодействии таких наночастиц в растворе. Результаты проекта позволят направленно конструировать микроструктуры на основе неорганических наночастиц, стабилизированных полимерами, и обогатят теоретические представления о закономерностях макромолекулярных реакций.

The project is devoted to an experimental and theoretical study of the irreversible end-coupling reaction of macromolecules adsorbed on nanoparticles. Reactions of this kind constitute the base for obtaining promising materials in which the functional elements, nanoparticles or microgels, are stabilized in a three-dimensional polymer network. Successful attempts to synthesize such systems make it possible to formulate the problem of studying the main interrelations between the reaction conditions, the chemical nature and architecture of the reagents, and the structure and physico-chemical characteristics of the obtained crosslinked systems. Gold nanoparticles stabilized with a diblock copolymer polyvinylpyridine-polystyrene obtained by controlled radical (RAFT) polymerization will be used as the main model system. In this case, an inert cyanoisopropyl group or a sulfur-containing group can be located at the end of the vinyl pyridine block providing additional interaction with the surface of the nanoparticle, and at the end of the styrenic block there are complementary azide or alkynyl groups capable of forming cross-linking as a result of the click-reaction. To carry out this reaction, the nanoparticles will be dispersed in an organic solvent. Varying the average size and concentration of nanoparticles, as well as the molecular weight of the copolymers that make up their shell, it is proposed to study the kinetics of the crosslinking reaction, the structure and characteristics of the resulting composite by static and dynamic light scattering, absorption and Raman spectroscopy, electron and atomic force microscopy, thermomechanical analysis. An important role in the project is assigned to theoretical studies that will allow estimating the equilibrium degree of coating of nanoparticles with a block copolymer and their effective size, and also describe the characteristic kinetic regimes of a click-reaction in the interaction of such nanoparticles in solution. The results of the project will allow the directional fabrication of microstructures based on inorganic nanoparticles stabilized by polymers and enrich the theoretical notions of the regularities of macromolecular reactions.

Предлагаемый проект направлен на решение фундаментальной проблемы – разработку принципов макромолекулярного дизайна для создания гибридных структур на основе полимеров и наночастиц разной природы, размеров и геометрии. Будет изучена возможность использования наночастиц, способных образовывать микроструктуры регулируемой морфологии и периодичности в результате химической клик-реакции концевых групп блок-сополимеров, формирующих их оболочку. Такие сополимеры будут синтезированы методом контролируемой радикальной полимеризации с обратимой передачей цепи (ОПЦ) по механизму присоединения – фрагментации с последующей модификацией концевых функциональных групп. Важным аспектом проекта является расширение теоретических представлений о кинетике макромолекулярных клик-реакций и адсорбции макромолекул на наночастицах.