Кафедра коллоидной химии

Лаборатория коллоидной химии

Заведующая лабораторией – старший научный сотрудник, доцент, кандидат химических наук
Юлия Геннадиевна Богданова
Тел. (495)-939-32-18, email: yulibogd@yandex.ru

слева направо: профессор О.Т. Касаикина, м.н.с. М.В. Потешнова, профессор Б.Д. Сумм, с.н.с. Ю.Г. Богданова, асс. О.А. Соболева, н.с. А.Е. Харлов, доцент Н.И. Иванова, с.н.с. Н.М. Задымова, доцент Е.А. Амелина, профессор В.Н. Матвеенко (фото 2002 года)

Работы, проводившиеся в группе профессора Б.Д.Сумма, посвящены исследованию смачивания и адсорбционного модифицирования поверхностей твердых тел различной природы растворами поверхностно-активных веществ  (ПАВ) и их смесей, а также развитию метода смачивания для исследования поверхности твердых тел. Метод позволяет охарактеризовать твердую поверхность с точки зрения ее химической и геометрической однородности, получить информацию о строении адсорбционных слоев, сформированных на твердой поверхности и вблизи линии смачивания, получить количественную информацию об адсорбции ПАВ на гидрофобных поверхностях. В группе развивается теория поверхностных явлений, позволяющая связать поверхностные и объемные свойства двухфазных систем. Изучается влияние различных процессов (адсорбции на различных границах раздела фаз, испарения) и факторов (строения индивидуальных и смешанных адсорбционных слоев ПАВ и химически привитых модификаторов) на смачивание и капиллярное течение. Большое внимание уделяется развитию новых методов экспериментального изучения индивидуальных и смешанных адсорбционных слоев ПАВ.

В группе старшего научного сотрудника, к.х.н. Н.М. Задымовой проводятся систематические исследования структурных превращений в многокомпонентных мицеллярных и микроэмульсионных системах на основе ПАВ различной природы (в том числе и биологически активных ПАВ). Исследования направлены на решение фундаментальной проблемы коллоидной химии - создание супрамолекулярных самоорганизующихся молекулярных (ионных) ансамблей ПАВ с контролируемыми свойствами и структурой. Такая информация необходима также для обоснования фундаментальных закономерностей иммобилизации перфторсоединений (переносчиков кислорода в биологически значимых количествах) в водной среде в ультрамикродисперсном состоянии (консервантные среды для донорских органов, заменители крови и т.д.), для управления кинетикой и селективностью химических превращений веществ в мицеллярном катализе.

В группе доцента, к.х.н. Н.И. Ивановой проводятся исследования мицеллообразования и адсорбции из водных растворов смесей ПАВ различной природы на разных поверхностях раздела фаз.

Изучение процессов мицеллообразования и адсорбции является актуальным направление коллоидной химии. Известно, что свойства смесей ПАВ часто существенно отличаются от свойств индивидуальных ПАВ, входящих в их состав.   В зависимости от природы компонентов смешанной системы могут наблюдаться 3 типа поведения смеси: 1) синергизм (усиление действия смеси в отношении одного или нескольких свойств системы по сравнению с ее индивидуальными компонентами), антагонизм (обратное явление) и 3) идеальное поведение. Исследование свойств смеси ПАВ, с одной стороны, представляет значительный научный интерес; с другой стороны,  такие   системы благодаря особым свойствам могут быть использованы в различных прикладных целях, например, в синтезе наночастиц, при создании экстракционных систем, для очистки сточных вод и т.д.

Другая тематика исследований - синтез наночастиц в обратных микроэмульсионных системах.

Одним из наиболее перспективных направлений в создании новых материалов  оптических, магнитных и электронных устройств, лекарственных препаратов, технологий иммунокоррекции и биотехнологий является разработка методов синтеза наночастиц различной природы, в  том  числе полупроводников и металлов. Синтез наночастиц в обратных микроэмульсионных системах  имеет ряд преимуществ перед другими методами получения наночастиц. Эти преимущества заключаются не только в простоте метода, сколько в возможности одновременного синтеза и стабилизации получаемых наночастиц, а также целенаправленного влияния на размер получаемых наночастиц.

В группе профессора В.Н.Матвеенко изучаютя коллоидно-химические аспекты в процессах нефтепереработки и нефтедобычи. К числу исследовательских задач относятся:
- нахождение способов извлечения металлов, находящихся в коллоидном состоянии в      процессе нефтепереработки;
- применение микроэмульсионных систем в процессах нефтедобычи для обработки   призабойных зон нефтяных скважин;
- регулирование вязкости при трубопроводном транспорте высоковязких северных     нефтей.

В группе впервые изучены структурные и фазовые переходы в многокомпонентных системах углеводород - вода- ПАВ - низкомолекулярный спирт - соляная кислота при варьировании температур. Показаны принципиальные возможности создания обратной микроэмульсионной системы, содержащей во внутренней водной фазе кислоту. Разработан регламент на получение полупродуктов и целевых реагентов типа МНТК-9610. На базе разработанного в группе реагента МНТК-9610 создана технология воздействия солянокислотной микроэмульсией типа МНТК-9620 на пермокарбоновые пласты Возейского и Усинского месторождения (республика Коми). В 1990г. проведены промышленные испытания технологии и сдача комиссии ВК СССР, которая внедрена в нефтяное производство (патент №1743252 .22.11.89.  " Состав микроэмульсий  для обработки призабойной зоны пласта")

Изучено влияние мицеллообразующих и высокомолекулярных ПАВ, а также депрессорные свойства различных отечественных и импортных присадок на структурообразование и реологические свойства высокопарафинистой нефти. Показана возможность регулирования реологических свойств высокопарафинистых нефтей с помощью ПАВ как со стороны нефтяной фазы (маслорастворимые депрессоры), так и с водной фазы (водные депрессоры). В группе выполнены лабораторные эксперименты по нахождению условий концентрирования металлов, содержащихся в северных российских нефтях,  и удалению этих металлов из нефтей перед процессами нефтепереработки.

В группе ведущего научного сотрудника, к.х.н. Г.П.Ямпольской изучается коллоидная химия белков. Впервые установлена корреляция между поверхностной активностью и конформацией нативных белков. Сформулирована концепция функциональной значимости поверхностной активности белков: адсорбция белков контролирует множество процессов invivo  и invitro. Одно из главных свойств адсорбционных слоев белков – их особые реологические свойства, позволяющие отнести белки к эффективным стабилизаторам дисперсных систем. Адсорбционные слои белков отнесены к упруго-вязким двумерным жидкостям. Исследования индивидуальных жидких пленок, стабилизированных белками, позволили установить взаимосвязь образования тончайших пленок и реологических параметров адсорбционных слоев. Результаты измерений реологических параметров адсорбционных слоев белков на легкоподвижных границах раздела фаз составили банк данных, позволяющих предсказывать эффективность стабилизации белками эмульсий и пен.

В настоящее время круг решаемых проблем значительно расширился, например, изучается взаимодействие низкомолекулярных ПАВ с белками, включая изучение роли индивидуальных компонентов альвеол легких (белков и липидов) в норме и при патологиях. Большое внимание уделяется детальному изучению конформационного состояния белка в адсорбционных слоях, монослоях и ЛБ- пленках с применением современных физических методов, прежде всего ИК-спектроскопия с Фурье преобразованием. В связи с перспективами использования ЛБ-пленок в миниатюрных информационных устройствах и биосенсорах исследуется устойчивость и свойства белков в них. Одно из главных свойств белков в ЛБ- пленках – их повышенная по сравнению с растворами термостабильность,  что делает белки чрезвычайно привлекательными при создании "умных" миниатюрных машин. Следующая серия перспективных исследований связана с решением ряда проблем биосовместимости имплантируемых в организм синтетических материалов.