Praca doktorska
Miniatura
Pliki
KMautoreferat.pdf245.44 KB
Licencja
ClosedAccessDostęp zamknięty
 

Właściwości fizykochemiczne dimerycznych ciekłych kryształów oraz nanomateriałów magnetycznych

Uproszczony widok
dc.abstract.plW niniejszej pracy zaprezentowano wyniki badań prowadzonych nad związkami ciekłokrystalicznymi oraz nanocząstkami kobaltu. Przedstawione rezultaty badań opatrzone zostały wstępem literaturowym wprowadzającym w tematykę klasyfikacji faz ciekłokrystalicznych, wpływu chiralności na ich strukturę, tworzenia się nietypowych faz nematycznych, a także w problematykę syntezy i właściwości magnetycznych nanocząstek kobaltu. Opisano również metody pomiarowe wykorzystane podczas badania fizykochemii przedstawionych w pracy związków. Pierwszą część pracy dotyczącą badań własnych poświęciłam opisaniu trzech nowych serii dimerów mezogenicznych, które oprócz typowych faz i efektów, właściwych dla związków dimerycznych (materiały tworzyły fazy smektyczne interkalowane z grubością warstwy opowiadającą połowie długości molekuły i smektyczne jednowarstwowe z grubością warstwy opowiadającą całej długości molekuły, wykazywały efekt parzysty – nieparzysty dla temperatur i entalpii przejść fazowych etc.), charakteryzowały się również pewnymi unikalnymi cechami. Seria związków zbudowanych z jednostek cholesterolowych i N–benzylideno–p–toluidynowych, połączonych nieparzystą ilością atomów węgla w łańcuchu węglowodorowym, wykazywała osobliwe przejście pomiędzy fazą chiralnego nematyka ze spontanicznym skrętem direktora a jednoosiową fazą nematyczną z modulacją przestrzenną direktora typu bend. Ten typ polimorfizmu faz nematycznych zaobserwowano po raz pierwszy. Dimery drugiej serii, zawierające rdzenie izoflawonowe, połączone łącznikiem o zmiennej ilości grup metylenowych, okazały się ciekawe ze względu na pojawienie się stabilnej przerwy nematycznej, występującej pomiędzy mezofazami smektycznymi obserwowanymi zarówno dla długich jak i krótkich homologów. Ostatnia badana seria związków, złożonych z rdzenia: izoflawonowego oraz 4’-fenylobenzoesanu-(S)-2-metylobutylu, połączonych różnej długości łącznikiem alkilowym, wykazywała dość nietypową kolejność pojawiania się faz o różnym stopniu uporządkowania: dla homologów o krótkim łączniku węglowodorowym obserwowano wyłącznie uporządkowanie warstwowe, natomiast w przypadku długich łączników dominującą fazę stanowił nematyk. Dalsza część mojej pracy dotyczyła w większym stopniu nanotechnologii, a dokładniej optymalizacji sposobu syntezy sferycznych nanocząstek kobaltu o określonym rozmiarze rdzenia metalicznego. Przedstawiono w niej znalezioną zależność między wielkością otrzymanych cząstek, a stosunkiem użytych do ich utworzenia surfaktantów. Opisano przeprowadzone próby wymiany pierwotnego opłaszczenia na ciekłokrystaliczne ligandy oraz otrzymania materiału typu core-shell, złożonego z nanocząstek kobaltu oraz siarczku ołowiu. Przedyskutowano trudności związane z otrzymaniem takich hybryd, spowodowane m.in. małą trwałością nanocząstek i ich tendencją do szybkiego utleniania się, a także różnicą w parametrach sieciowych: ε-Co i PbS. Przedstawiono efekty domieszkowania nanocząstkami dimerów ciekłokrystalicznych, charakteryzujących się ciekawymi przejściami nematycznymi. Sprawdzono, iż tylko około 2 - 3% nanocząstek wbudowuje się w matrycę dimerów, zaś pozostała ilość nanokobaltu wytrąca się w postaci agregatów. Okazało się, że rozpuszczalność nanocząstek w matrycy stałej drastycznie spada wraz ze wzrostem jej krystaliczności. Ostatnia część rozdziałów eksperymentalnych, z uwagi na fakt, iż próby podmiany pierwotnego opłaszczenia wokół nanocząstek kobaltu, tworzenie z ich udziałem hybryd materiałowych czy też domieszkowanie cząstkami materiałów nematycznych nie okazały się wystarczająco satysfakcjonujące, przedstawia rezultaty pomiarów magnetooptycznych dla ferrofluidów zbudowanych z nanocząstek kobaltu. Badano indukowaną polem magnetycznym aktywność optyczną (efekt Faradaya) oraz dwójłomność (Cottona - Moutona) roztworów zawierających nanocząstki kobaltu o różnym rozmiarze oraz stężeniu. Zaproponowano teoretyczne podejście umożliwiające analizę ilościową danych eksperymentalnych, dzięki czemu możliwe było określenie momentu magnetycznego pojedynczej nanocząstki. To z kolei pozwoliło na zgrubne oszacowanie rozmiarów jej niemagnetycznego płaszcza, wynoszącego najprawdopodobniej kilka odległości atomowych. Efekt Faradaya rósł liniowo ze stężeniem nanocząstek, w przeciwieństwie do efektu Cottona – Moutona, który wykazał kwadratową zależność od stężenia. Efekt Cottona był też dużo większy niż przewiduje teoria dla izolowanych nanocząstek kobaltu. Sugeruje to, iż efekt dwójłomności roztworu związany jest z tworzeniem się dimerów nanocząstek i ich orientowaniem się w zewnętrznym polu magnetycznym. Wykluczono możliwość agregowania nanocząstek w dłuższe łańcuchy. Przedstawione w pracy wyniki badań zostały opublikowane w czterech oryginalnych pracach naukowych, zaprezentowane na kilku międzynarodowych konferencjach naukowych, a także stały się przedmiotem zgłoszenia patentowego.
dc.affiliationUniwersytet Warszawski
dc.affiliation.departmentWydział Chemii
dc.contributor.authorMadrak, Karolina
dc.date.accessioned2013-03-25T14:01:48Z
dc.date.available2013-03-25T14:01:48Z
dc.date.defence2013-04-04
dc.date.issued2013-03-25
dc.date.submitted2013
dc.description.promoterGórecka, Ewa
dc.description.promoterSzczytko, Jacek
dc.description.reviewerPerkowski, Paweł
dc.description.reviewerGolnik, Andrzej
dc.identifier.urihttps://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/201
dc.languagepl
dc.language.isopl
dc.language.otheren
dc.rightsClosedAccess
dc.subject.enliquid crystal
dc.subject.enmagneto-optic effect
dc.subject.encobalt nanoparticles
dc.subject.ennematic
dc.subject.enmesogenic dimers
dc.subject.plciekły kryształ
dc.subject.plefekt magnetooptyczny
dc.subject.plnanocząstki kobaltu
dc.subject.plnematyk
dc.subject.pldimmery mezogeniczne
dc.titleWłaściwości fizykochemiczne dimerycznych ciekłych kryształów oraz nanomateriałów magnetycznych
dc.title.alternativePhysical properties of dimeric liquid crystals and magnetic nanomaterials
dc.typeDoctoralThesis
dspace.entity.typePublication