Анотація до роботи:

Хохряков А.О. Нейтронні дослідження структури рідинної системи вода-фулерен С₆₀. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.14 – теплофізика та молекулярна фізика. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню фізичних властивостей рідинних систем вода-фулерен С₆₀ згідно даним малокутового розсіяння нейтронів. Головна увага приділяється внутрішній структурі агрегатів, присутніх у системі, та їх механізму стабілізації. На основі експериментальних даних були обраховані структурні параметри та запропонований ряд моделей структури агрегатів. Доля додаткового компонента, окрім молекул фулерена, у структурі агрегатів є малою (5% для можливих домішок). Завдяки математичній обробці експериментальних даних отримані розподіл агрегатів за розмірами, додаткову інформацію про структуру агрегатів та обрано найбільш відповідну модель їх структури. Показано, що більша доля ~70% агрегатів має розмір менше 30 нм. Підтверджено, що вода знаходиться на поверхні агрегатів та відіграє роль стабілізатора даної рідинної системи. Дослідження з коагуляції системи підтверджують стабільність структури агрегатів у рідинній системі. Експеримент з розсіяння нейтроннів у процесі коагуляції не відображає зростання розмірів агрегатів, що пояснюється грубою водною оболонкою, яка не дає можливості агрегатам достатньо наблизитися один до одного. У дисертації показано, що у рідинній системі вода-фулерен С₆₀ стабілізуюча оболонка (більше 5 нм) оточує щільно впаковані фулеренові кластери та не дає можливості молекулам фулеренів безпосередньо взаємодіяти із зовнішнім середовищем, що необхідно враховувати у біомедичних дослідженнях із застосуванням даної рідинної системи.

1. Методом малокутового розсіяння нейтронів встановлено, що у рідинній системі вода-фулерен С₆₀ присутні високополідисперсні агрегати (до 84 нм). Математична обробка даних малокутового розсіяння нейтронів встановила, що значна доля агрегатів у рідинній системі вода-фулерен С₆₀ ~70% має розмір менше 30 нм.

2. За даними малокутового розсіяння нейтронів агрегати мають однорідну внутрішню структуру, об’ємна доля води, яка складає другий компонент в агрегатах, не перевищує 5%. На основі експериментальних даних запропоновано три моделі структури агрегатів. Порівняння теорії малокутового розсіяння з експериментом показує, що адекватною моделлю для рідинної системи вода-фулерен є модель, згідно з якою вода знаходиться на поверхні агрегатів та відіграє роль стабілізатора даної рідинної системи.

3. Показано, що рідинна система вода-фулерен С₆₀ стабілізується за рахунок водної оболонки, яка має товщину, більшу 5 нм. Ця оболонка оточує щільно впаковані фулеренові кластери та не дає можливості молекулам фулеренів безпосередньо взаємодіяти із зовнішнім середовищем.

4. У біомедичних застосуваннях рідинної системи вода-фулерен С₆₀ її властивості слід у першу чергу відносити до шарів води, які стабілізують кластери фулеренів. Взаємодію самих молекул С₆₀ із біологічними середовищами можна розглядати лише у припущенні руйнування стабілізуючої водної оболонки кластерів С₆₀.

Публікації автора:

1. Wilson S.R. Biological Aspects of Fullerenes // Chemistry, Physics, and Technology.
   – New York, John Wiley and Sons: Kadish K M, Ruoff R S. – 2000. – P.437–465.

2. On the Production of an Aqueous Colloidal Solution of Fullerenes. // Andrievsky G., Kosevich M., Vivk O. et al. J. Chem. Soc. Chem. Comm. – 1995. V.12. – P.1281–1285.

3. Comparison of Electrokinetic Properties of Colloidal Fullerenes (n – C₆₀) Formed Using Two Procedures / Brant J., Lecoanet H., Hotze M., Wiesner M. / Environ. Sci. & Technol. – 2005. – V.7, N 4. – P.6343–6351.

4. Equation of state for C₆₀ toluene solution // Adamenko I.I., Bulavin L.A.,
   Moroz K.O., et al. J. Mol. Liq. – 2003. – V.105, N 2–3. – P.149–155.

5. Characterisation of Water-Soluble Fullerene C₆₀ Oxygen and Hydroxyl Group Derivatives for Photosensitizers // Scharff P., Sigmund C., Risch K., et al. Fullerenes Nanotubes Carb. Nanostr. – 2005. – V.13, N S1. – P.497–509.

6. Structure of fullerene C₆₀ in aqueous solution // Bulavin L.A., Adamenko I.I., Prylutskyy Yu.I. et al. Phys. Chem. Chem. Phys. – 2000. – No.2. – P.1627 – 1629.

7. Comparative Analysis of Two Aqueous-Colloidal Solutions of C₆₀ Fullerene with Help of FTIR Reflectance and UV–Vis Spectroscopy / Andrievsky G.V.,
   Klochkov V.K., Bordyuh A., Dovbeshko G.I. / Chem.Phys.Lett. – 2002. V.364.
   – P.8–17.

8. Feigin, L.A.; Svergun, D.I. Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering. – Moscow: Nauka. – 1986; – NY: Plenum Press. – 1987.

9. Glatter O. Modern Aspects of Small-Angle Scattering // Kluwer Academic, Dordrecht: H. Brumberger. – 1995.

10. DSC study of C₆₀ – water system: unexpected peaks // Korobov M. V.,
    Stukalin E. B., Ivanova N. I., et al. The Exciting World of Nanocages and Nanotubes. – Electrochemical Society, Pennington, N. Y.: Kamat P. V., Guldi D. M., Kadish K. M. – 2002. – V.12. – P.799–814.

11. Theoretical predictions and experimental studies of self-organized C₆₀ nanoparticles in water solution and on the support // Prilutski Yu.I., Durov S.S., Yashchuk V.N.,
    et al. Eur. Phys. J. – 1999. – V.9. – P.341–343.

1. Khokhryakov A. A., Avdeev M. V., Tropin T. V., Andrievski G. V., Bulavin L. A., Osip’yan Yu. A., Aksenov V. L. Small-Angle Neutron Scattering by Colloidal Solutions of Fullerene C60 in Water // Cryst. Rep. – 2004. – V.49, N1. – P.S142–S147.

2. Avdeev M.V., Khokhryakov A.A., Tropin T.V., Andrievsky G.V., Klochkov V.K., Derevyanchenko L.I., Rosta L., Garamus V.M., Priezzhev V.B., Korobov M.V., Aksenov V.L. Structural Features of Molecular-Colloidal Solutions of C₆₀ Fellerenes in Water by Small-Angle Neutron Scattering // Langmuir. – 2004. – V.20. – P.4363–4368.

3. Khokhryakov A.O., Avdeev M.V., Aksenov V.L., Bulavin L.A. Structural Organization of Colloidal Solution of Fullerene C60 in Water by Data of Small Angle Neutron Scattering // J. Mol. Liq. – 2006. – V.127. – P.73–78.

4. Khokhryakov A.O., Avdeev M.V., Kyzyma O.A., Len A., Bulavin L.A., AksenovV.L. Colloidal structure and nature of stabilization of nonmodified fullerene water solutions //Cryst. Rep. – 2007. – V.52, N 3. – P. 487–491.

5. Хохряков А.О., Авдєєв М.В., Кизима О.А., Лен А., Аксенов В.Л., Булавін Л.А. Структура і механізм стабілізації немодифікованих водних розчинів фулеренів //Сучасні проблеми молекулярної фізики. – К: ВПЦ «КУ», 2006. – С. 110–120.

6. Avdeev M.V., Aksenov V.L., Andrievsky G.V., Derevyanchenko L.I., KhokhryakovA.A., Klochkov V.K. Water-based fullerene colloidal solutions by means of small-angle neutron scattering technique // Тези міжнародної конференції “XIIth International Conference On Selected Problems Of Modern Physics”. – Об’єднаний інститут ядерних досліджень, Дубна, Росія, 2003. P.108-109.

7. Aksenov V.L., Andrievski G.V., Avdeev M.V., Derevyanchenko L.I., KhokhryakovA.A., Klochkov V.K., Rosta L.. Structural Features of Colloidal Solutions of Fullerenes in Water by Small-angle Neutron Scattering. //Тези міжнар. конф. “6^th Biennial International Workshop “Fullerenes and Atomic Clusters”.
   – Санкт-Петербург, Росія, 2003. – P. 306.

8. Avdeev M.V., Khokhryakov A.A., Andrievsky G.V., Klochkov V.K., Derevyanchenko L.I., Rosta L., Aksenov V.L.. Structural Features of Colloidal Solutions of C₆₀ in Water by Small-angle Neutron Scattering //Тези міжнар. конф. “2nd International Conference “Physics Of Liquid Matter:Modern Problems”. – Київ, 2003. P.141.

9. Хохряков А.А. Малоугловое рассеяние тепловых нейтронов на коллоидных растворах фуллерена С₆₀ в воде //Тези всерос. конф. “VIII научная конференция молодых ученых и специалистов”. – Об’єднаний інститут ядерних досліджень, Дубна, Росія, 2004. – C.57.

10. Хохряков А.А., Авдеев М.В., Тропин Т.В., Андриевский Г.В., Аксенов В.Л. Механизмы устойчивости коллоидного раствора C₆₀ в воде // Тези всеросійської конференції “IX научная конференция молодых ученых и специалистов”. – Об’єднаний інститут ядерних досліджень, Дубна, Росія, 2005. – С. 135 – 138.

11. Khokhryako A.O.v, Avdeev M.V., Aksenov V.L., Andrievsky G.V., Bulavin L.A. Structural Models of Colloidal Solution of C₆₀ in Water // Тези міжнародної конференції “The 3-rd International Conference and Strategic Workshop: Nanoscale Liquid Systems”. – Київ, 2005. С. 172.

12. Khokhryakov A.O., Avdeev M.V., Andrievsky G.V., Korobov M.V., Aksenov V.L. Models Of Structural Organization Of Colloidal Particles In Aqueous Fullerene Dispersions // Тези міжнародної конференції “IV Workshop on Investigations at the IBR-2 Pulsed Reactor”. – Дубна, Росія, 2005. P. 66.

13. Khokhryakov A., Avdeev M., Kyzyma O., Len A., Bulavin L., Aksenov V. Structure and Stabilization Mechanism of Non-modified Fullerene Water Solutions // Тези міжнародної конференції “V Workshop on Investigations at the IBR-2 Pulsed Reactor”. – Дубна, Росія, 2006. P. 79.

14. Хохряков А.А., Авдеев М.В., Кизима О.А., Лен А., Булавин Л.А., Аксенов В.Л. Структура и механизм стабилизации немодифицированных водных растворов фуллеренов // Тези міжнародної конференції “XIX совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния РНИКС”. – Обнинськ, Росія, 2006г. C. 84.