Топология областей существования метастабильных состояний в бинарных системах
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
разным развивать эффективные методы синтеза наночастиц.
Как уже упоминалось ранее, процессы нуклеации при фазовых переходах первого рода могут быть использованы для генерации наночастиц. Причём подобные процессы в системах, состоящих из нескольких компонентов, являются предметом особого интереса. Это связано с тем, что нанообъекты, обладающие необходимыми свойствами в самом общем понимании этого выражения (одним из таких свойств является их биологическая активность), в подавляющем большинстве случаев являются гетерогенными образованиями по составу структурных единиц. В данной работе обсуждаются общие подходы и отдельные примеры топологий областей существования метастабильных состояний, приводящих к генерации наночастиц в бинарных (двухкомпонентных) системах.
Глава 2.Элементы топологии областей существования метастабильных состояний бинарных систем
Идея создания депо с регулируемым освобождением действующих веществ, реализуемая в виде многослойных частиц, которые могут нести сразу несколько видов "начинки" и создавать сложный пейзаж активностей в заданном месте [13] выглядит привлекательной. Для упрощения создания многослойных структур целесообразно использовать последовательное наращивание слоев на исходной частице в атмосфере пересыщенных паров соединений, которые соответствуют задаче.
Гетерогенная нуклеация является одним из наиболее перспективных методов синтеза многослойных наночастиц. Подобные процессы происходят в жидкостях и пересыщенных парах, когда образование зародышей новой фазы происходит на поверхности пылинок или каких-либо коллоидных частиц, обычно содержащихся в жидкости во взвешенном состоянии. Такие системы являются аналогами многокомпонентных систем.
Обычно принято думать, что подобные частицы могут служить ядрами для процесса вскипания по той же причине, что и в случае процесса конденсации пересыщенного пара, то есть благодаря их относительно большим размерам. Согласно [15] эти размеры не играют существенной роли и эффективность коллоидных частиц в смысле облегчения процесса вскипания жидкости у их поверхности определяется физико-химическими свойствами последней, и в первую очередь величиной адгезии ?? (избыточной поверхностной свободной энергией).
Рассмотрим факторы, облегчающие конденсацию пересыщенного пара. Неправильность обычного объяснения роли пылинок и коллоидных частиц, сводящего эту роль к влиянию одних геометрических размеров, явствует хотя бы из того, что конденсация пересыщенного пара начинается, как правило, на таких частицах, а не на стенках сосуда, не смотря на то, что эти стенки являются плоскими, то есть соответствуют частицам бесконечного радиуса. Здесь опять таки имеет значение величина ????В том случае, когда она является положительной, то есть когда жидкость смачивает поверхность твёрдого тела (стенок сосуда или пылинок), эта поверхность сразу же покрывается адсорбированным мономолекулярным слоем газа, который затем уплотняется в тонкую жидкую плёнку. Однако даже в этом случае, и притом при плоской или вогнутой поверхности требуется некоторая степень пересыщения пара для того, чтобы плёнка оказалась способной к дальнейшему неограниченному утолщению, не говоря уже о случае ????? когда для образования жизнеспособной плёнки требуется значительная степень пересыщения. Это обстоятельство в грубом приближении объясняется тем, что дальность действия молекулярных сил фактически больше, чем расстояние между соседними молекулами в твёрдых или жидких телах, ввиду чего энергия испарения (отнесенная к одной молекуле) в случае тонкой плёнки меньше, чем в случае толстой.
В системах целевой доставки лекарственных средств (Systems Drugs Delivery) активное лекарственное начало помещается в тонкую защитную оболочку, которая защищает начало при его доставке зону действия. Однако такая оболочка быстро должна высвобождать начало в зоне действия, что требует от неё специфических свойств. Подобная система является типичным представителем многослойных наночастиц. Она также может быть получена методами гетерогенной нуклеации. При синтезе оболочек с заданными свойствами необходимо знать кинетику зародышеобразования, которая определяется областями метастабильных состояний.
В настоящее время границы областей существования метастабильных состояний, приводящих к зародышеобразованию (нуклеации), определены фрагментарно. В большинстве случаев границы фрагментов совпадают с экспериментально достижимыми условиями, составляющими объем на много порядков меньше всей области возможных состояний, приводящих к генерации зародышей новой фазы. Объем достоверной информации, позволяющей получить полное представление о топологиях областей существования метастабильных состояний систем в пространстве физических параметров, еще далек от необходимого минимума.
Это утверждение в полной мере справедливо для пара. Качественное рассмотрение известных эмпирических результатов, с использованием полуэмпирических построений поверхностей скоростей зародышеобразования над диаграммами фазовых равновесий [16], позволяет определить элементы топологии области метастабильных состояний пара. Рассмотрение данной работы относится к полной области существования метастабильных состояний бинарных систем. Область включает температурный интервал от предела абсолютного нуля до критической температуры и по давлению от равновесия пар - конденсат до условий спинодальн