|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Самоорганизация цистеин-серебряного раствора как пример сложного поведения относительно простой системытезисы доклада
- Авторы: Малышев М.Д., Комаров П.В.
- Сборник: Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых - Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние
- Тезисы
- Год издания: 2022
- Первая страница: 28
- Аннотация: В докладе обсуждаются результаты компьютерного моделирования супрамолекулярного гидрогеля на основе L-цистеина и нитрата серебра (ЦСР). ЦСР является относительно простой в получении системой, способной к желированию и связыванию большого количества воды при чрезвычайно малых концентрациях реагентов (≈ 0.007 M), что можно отнести к числу парадоксальных и редко наблюдаемых явлений. Парадоксальность заключается в том, что система на основе лишь одной простой аминокислоты демонстрирует способность к многоэтапной структурной организации. В начале, при сливании водных растворов L-цистеина и нитрата серебра, происходит формирование цистеината серебра (ЦС) в цвиттер-ионной форме (AgS-CH2-CH(NH3+)-C(O)O-). Однако, переход в гелеобразное состояние возможен только после выдержки ЦСР (созревания), длительность которой в сильной степени зависит от концентрации реагентов и температуры. Далее, переход ЦСР в состояние гидрогеля происходит под воздействием малых концентраций солей металлов (≈ 0.0002 M), выступающих в роли инициатора гелеобразования. Чрезвычайно низкие концентрации реагентов и наличие относительно крупных агрегатов в созревшем ЦСР (их радиусы инерции составляют 2-600 нм) являются основными трудностями при теоретическом изучении этой и подобных систем на основе серосодержащих аминокислот и их производных.С помощью методологии многомасштабного моделирования (использовались модели на основе теории функционала электронной плотности, полноатомной молекулярной и крупнозернистой Ланжевеновой динамики) нам удалось разобраться в деталях самоорганизации ЦСР на этапе созревания и при добавлении инициатора гелеобразования. Выполненные исследования показывают, что в ходе созревания формируются первичные супрамолекулярные агрегаты (супрамономеры) из ЦС и ионов серебра. Они имеют структуру “ядро-оболочка”. Ядро формируется из -SAg групп цвиттер-ионов ЦС и ионов серебра, отвечающих за положительный заряд агрегата, а на поверхности кластеров располагаются депротонированные карбоксильные и протонированные аминогруппы. Благодаря комплементарности -С(O)O- и -NH3+ групп, супрамономеры могут формировать вторичные супрамолекулярные агрегаты, а наличие положительного заряда обеспечивает стабилизацию созревшего ЦСР и приводит к формированию вытянутой формы у вторичных надмолекулярных структур. Введение электролитов нарушает стабилизацию ЦСР и в узком диапазоне концентраций электролита приводит к возникновению волокон гель-сетки. Также нам удалось показать, что возникающие агрегаты могут разрушаться и снова формироваться при циклическом повышении (330K) и понижении (300K) температуры модели раствора.Таким образом, данная система представляет собой интересный пример поэтапной самоорганизации низкомолекулярной системы в крупномасштабные супрамолекулярные структуры.
- Добавил в систему: Малышев Максим Дмитриевич