КЛАСТЕРНЫЙ ПОДХОД В ЗАДАЧАХ УПОРЯДОЧЕНИЯ МНОГОЦЕНТРОВЫХ ЧАСТИЦ

Сенявин М.М., Соколова Е.П., Товбин Ю.К.

ГНЦ РФ НИФХИ им.Л.Я. Карпова

          Блокировка большими молекулами нескольких соседних центров решеточной структуры резко усложняет подсчет числа реализуемых конфигураций молекул и их статистического веса при фиксированных значениях числа и энергии молекул, поэтому теория для них развита в значительно меньшей мере. Ограничимся рассмотрением горизонтально расположенных молекул, имеющих относительно простые формы: жесткого стержня и гибкой цепочки (длиною m), пластины m = b x d (b,d - линейные размеры пластины) и трехмерного параллелепипеда b x d x n.

          При построении теории следует учитывать разные ориентации адсорбата в плоскости поверхности: по мере увеличения плотности адсорбата более выгодным становится упорядоченные расположения молекул , имеющие одинаковые ориентации их длинных осей. То есть, даже для плоской решетки реализуется двумерный аналог трехмерных фазовых переходов типа нематик (и/или смектик) - разупорядоченная фаза. При статистическом описании больших молекул каждая ориентация молекулы рассматривается как сорт некоторой частицы, поэтому учет различных ориентаций молекул даже для однокомпонентной системы сводится к теории адсорбции смеси молекул.

          Изложены основы статистической теории растворов больших молекул, блокирующих более одного центра решеточной струкутры , с учетом из латеральных взаимодействий. Для получения уравнений  использован кластерный подход. Латеральные взаимодействия учитываются в квазихимическом приближении, сохраняющем эффекты прямых корреляций, между ближайшими соседями, а также в приближении среднего поля.

        Рассмотрены приложения теории к вопросам термодинамики и фазовых состояний жидкокристаллических веществ и к адсорбции больших молекул. Обсуждаются условия существования упорядоченных состояний молекул, в зависимости от свойств латеральных взаимодействий и неоднородности поверхности. Показаны возможные варианты упрощенного описания адсорбции больших молекул на неоднородных поверхностях. а также рассматриваются частные случаи этих уравнений для плоских и одномерных однородных решеток.

          Работа выполнена при поддержке Конкурсного центра "Фундаментальное естествознание" (номер гранта Е00-5.0-214).