Technique and technology of silicates Technique and technology of silicates Техника и технология силикатов 2076-0655 90808 10.62980/2076-0655-2024-14-22 ОСНОВНАЯ РУБРИКА MAIN RUBRIC ОСНОВНАЯ РУБРИКА INFLUENCE OF SUPRAMOLECULAR STRUCTURES OF POLYMERS ON THEIR ELECTRO-OPTICAL PROPERTIES ВЛИЯНИЕ НАДМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР ПОЛИМЕРОВ НА ИХ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Матвеев Юрий Игнатьевич Matveev Yuri Ignatievich yu.matveev@mail.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Аскадский Андрей Александрович Askadskii Andrey Aleksandrovich andrey@ineos.ac.ru

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 Мацеевич Татьяна Анатольевна Matseevich Tatiana Anatolyevna matseevichta@mgsu.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля Российской Академии наук» (ИБХФ РАН) Москва Россия Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences (IBCP RAS) Moscow Russian Federation Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова, Российской академии наук» (ИНЭОС РАН) Москва Россия A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences (INEOS RAS) Moscow Russian Federation ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» Москва Россия National Research Moscow State University of Civil Engineering Moscow Russian Federation 21 11 2024 21 11 2024 31 1 14 22 20 02 2024 20 03 2024 https://tsilicates.ru/en/nauka/article/90808/view

Рассмотрено влияние надмолекулярных структур на оптические характеристики полимеров. Исследования фторсодержащих акриловых полимеров с фторсодержащими элктрооптическими хромофорами в боковой цепи показали, что они должны иметь фибриллярную надмолекулярную структуру. Сохранение фибриллярной структуры определяет технические условия (температурный диапазон) эксплуатации высокоскоростных интегрально-оптических модуляторов и переключателей. Рассмотренные в работе полимеры разделили на три типа по величи-нам степени поляризации kp: полимеры, у которых kp1 = 1.39; полимеры, у которых kp2 = 1.17; полимеры, у кото-рых kp3 = 1.003. Для расчета нелинейных оптических характеристик использовали уравнение Джепсена. Показана возможность расчета поляризуемости полимера x по экспериментальным значениям диэлектрической проницаемо-сти εэксп. Развиваемый подход может быть использован в медицине и биологии при анализе работы нейронов (белка тубулина) и выявления причин возрастных изменений памяти человека. Последнее обусловлено пластификацией ту-булина и нарушением его фибриллярной структуры во времени при температуре мозга.

The influence of supramolecular structures on the optical characteristics of polymers is considered. Studies of fluorine-containing acrylic polymers with fluorine-containing electro-optical chromophores in the side chain have shown that they should have a fibrillar supramolecular structure. The preservation of the fibrillar structure determines the technical condi-tions (temperature range) for the operation of high-speed integrated optical modulators and switches. The polymers con-sidered in the work were divided into three types according to the degree of polarization kp: polymers for which kp1 = 1.39; polymers with kp2 = <1.17>; polymers with kp3 = 1.003. To calculate nonlinear optical characteristics, the Jepsen equation was used. The possibility of calculating the polarizability of a polymer x from experimental values of the dielec-tric constant εexp is shown. The approach being developed can be used in medicine and biology to analyze the functioning of neurons (tubulin protein) and identify the causes of age-related changes in human memory. The latter is due to plastici-zation of tubulin and disruption of its fibrillar structure over time at brain temperature.

 диэлектрическая проницаемость поляризуемость надмолекулярные структуры нейрон тубулин хромофоры. dielectric constant polarizability supramolecular structures neuron tubulin chromophores. Работа выполнена в рамках Государственного задания №075-03-2023-642 Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. The work was performed within the framework of the State Assignment No. 075-03-2023-642 of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation.

Гуляев Ю.В., Бугаев А.С., Быстров Р.П., Никитов С.А., Черепенин В.А. Микро- и наноэлектроника в си-стемах радиолокации, Монография. Москва: Изда-тельство «Радиотехника» – 2014 – 479 с. ISBN 978-5-88070-377-7. Gulyaev Yu.V., Bugaev A.S., Bystrov R.P., Nikitov S.A., Cherepenin V.A. Mikro- i nanoelektronika v si-stemah radiolokacii, Monografiya. Moskva: Izda-tel'stvo «Radiotehnika» – 2014 – 479 s. ISBN 978-5-88070-377-7. Зайцев Д.Ф. Нанофотоника и ее применение. Москва: Фирма «АКТЕОН» – 2012 – 445 с. ISBN 978-5-9905835-2-8. Zaycev D.F. Nanofotonika i ee primenenie. Moskva: Firma «AKTEON» – 2012 – 445 s. ISBN 978-5-9905835-2-8. Зайцев Д.Ф. Фотонокристаллические устройства аналоговой нанофотоники // Антенны. – 2008, – Вып. 6. – С. 81-88. Zaycev D.F. Fotonokristallicheskie ustroystva analogovoy nanofotoniki // Antenny. – 2008, – Vyp. 6. – S. 81-88. Быстров Р. П., Соколов С. А., Черепенин В. А. Си-стемы и устройства на основе радиофотоники приме-нительно к радиолокации // Журнал радиоэлектрони-ки [электронный журнал] – 2017, – №6. Bystrov R. P., Sokolov S. A., Cherepenin V. A. Si-stemy i ustroystva na osnove radiofotoniki prime-nitel'no k radiolokacii // Zhurnal radioelektroni-ki [elektronnyy zhurnal] – 2017, – №6. Zheng C.T., Zhang L.J., Qv L.C., Liang L., Ma C.S., Zhang D.M., Cui Z.C, Nanosecond polymer Mach-Zehnder interferometer electro-optic modulator using op-timized micro-strip line electrode // Opt. Quant. Electron – 2013, – 45(3). – P. 279. DOI:10.1007/s11082-012-9629-1. Zheng C.T., Zhang L.J., Qv L.C., Liang L., Ma C.S., Zhang D.M., Cui Z.C, Nanosecond polymer Mach-Zehnder interferometer electro-optic modulator using op-timized micro-strip line electrode // Opt. Quant. Electron – 2013, – 45(3). – P. 279. DOI:10.1007/s11082-012-9629-1. Nazmieva G.N., Vakhonina T.A., Ivanova N.V., Mukhtarov A.Sh., Smirnov N.N., Yakimansky A.V., Ba-lakina M.Yu., Sinyashin O.G. Testing of the ways for syn-thesis of new nonlinear optical epoxy-based polymers with azochromo-phores in the side chain // European Pol-ymer Journal – 2015, – Vol. 63 – P. 207-216. Nazmieva G.N., Vakhonina T.A., Ivanova N.V., Mukhtarov A.Sh., Smirnov N.N., Yakimansky A.V., Ba-lakina M.Yu., Sinyashin O.G. Testing of the ways for syn-thesis of new nonlinear optical epoxy-based polymers with azochromo-phores in the side chain // European Pol-ymer Journal – 2015, – Vol. 63 – P. 207-216. Соколов В.И., Ахманов А.С., Ашарчук И.М., Горячук И.О., Хайдуков К.В., Назаров М.М. Формирование канальных оптических волноводов в полиметилме-такрилате с внедренным электрооптическим хромо-фором DR13 методом фото осветления // Оптика и спектроскопия – 2017, – 122, №3 – C. 128–134. Sokolov V.I., Ahmanov A.S., Asharchuk I.M., Goryachuk I.O., Haydukov K.V., Nazarov M.M. Formirovanie kanal'nyh opticheskih volnovodov v polimetilme-takrilate s vnedrennym elektroopticheskim hromo-forom DR13 metodom foto osvetleniya // Optika i spektroskopiya – 2017, – 122, №3 – C. 128–134. Michel S., Zyss J., Ledoux-Rak I., Nguyen C.T. High-performance electro-optic modulators realized with a commercial side-chain DR1-PMMA electro-optic copol-ymer // Proceedings of SPIE, Organic Photonic Materials and Devices XII – 2010, – Vol. 7599. DOI:10.1117/12.841339. Michel S., Zyss J., Ledoux-Rak I., Nguyen C.T. High-performance electro-optic modulators realized with a commercial side-chain DR1-PMMA electro-optic copol-ymer // Proceedings of SPIE, Organic Photonic Materials and Devices XII – 2010, – Vol. 7599. DOI:10.1117/12.841339. Соколов В.И., Ахманов А.С., Василенко Е.С., Горя-чук И.О. Молчанова С.И., Погодина Ю.Е., Полунин Е.В., Синтез и исследование оптических свойств фтор-содержащего хромофора дисперсный оранжевый DO1 // Fluorine Notes – 2018, – Vol. 5, №120. – С. 1-2. Sokolov V.I., Ahmanov A.S., Vasilenko E.S., Gorya-chuk I.O. Molchanova S.I., Pogodina Yu.E., Polunin E.V., Sintez i issledovanie opticheskih svoystv ftor-soderzhaschego hromofora dispersnyy oranzhevyy DO1 // Fluorine Notes – 2018, – Vol. 5, №120. – S. 1-2. Соколов В.И., Ахманов А.С., Ашарчук И.М., Горя-чук И.О., Заварзин И.В., Погодина Ю.Е., Полунин Е.В. Лазерное формирование световодов в электрооптиче-ских полимерах с фторсодержащими хромофорами в боковой цепи // Fluorine Notes – 2018, – Vol. 6, №121. – С. 5-6. Sokolov V.I., Ahmanov A.S., Asharchuk I.M., Gorya-chuk I.O., Zavarzin I.V., Pogodina Yu.E., Polunin E.V. Lazernoe formirovanie svetovodov v elektrooptiche-skih polimerah s ftorsoderzhaschimi hromoforami v bokovoy cepi // Fluorine Notes – 2018, – Vol. 6, №121. – S. 5-6. Батуев А.С. Физиология высшей нервной деятель-ности и сенсорных систем. 3-е изд. СПб: Питер. – 2010, – С. 317. Batuev A.S. Fiziologiya vysshey nervnoy deyatel'-nosti i sensornyh sistem. 3-e izd. SPb: Piter. – 2010, – S. 317. Зефиров Т.Л., Зиятдинова Н.И., Купцова А.М. Фи-зиологические основы памяти. Развитие памяти у де-тей и подростков. Учебно-методическое пособие. Ка-зань 2015 Zefirov T.L., Ziyatdinova N.I., Kupcova A.M. Fi-ziologicheskie osnovy pamyati. Razvitie pamyati u de-tey i podrostkov. Uchebno-metodicheskoe posobie. Ka-zan' 2015 Аскадский А.А., Матвеев Ю.И., Мацеевич Т.А. Влияние структуры полимерных нанокомпозитов на их показатель преломления и диэлектрическую про-ницаемость // Высокомолекулярные соединения – 2018, – Т. 60А, №6. – С. 461-469. DOI:10.1134/S2308112019010012. Askadskiy A.A., Matveev Yu.I., Maceevich T.A. Vliyanie struktury polimernyh nanokompozitov na ih pokazatel' prelomleniya i dielektricheskuyu pro-nicaemost' // Vysokomolekulyarnye soedineniya – 2018, – T. 60A, №6. – S. 461-469. DOI:10.1134/S2308112019010012. Jepsen D.W. Calculation of the Dielectric Constant of a Fluid by Cluster Expansion Methods // J. Chem. Phys. – 1966. Vol. 44, № 2. – Pp. 774-781. DOI:10.1063/1.1726758. Jepsen D.W. Calculation of the Dielectric Constant of a Fluid by Cluster Expansion Methods // J. Chem. Phys. – 1966. Vol. 44, № 2. – Pp. 774-781. DOI:10.1063/1.1726758. Матвеев Ю.И., Аскадский А.А. Расчетный способ оценки размеров элементов надмолекулярной струк-туры полимеров // Высокомолекулярные соединения – 1989, Т. 31А, №3 – С. 526-532. Matveev Yu.I., Askadskiy A.A. Raschetnyy sposob ocenki razmerov elementov nadmolekulyarnoy struk-tury polimerov // Vysokomolekulyarnye soedineniya – 1989, T. 31A, №3 – S. 526-532. Слонимский Г.Л., Коршак В.В., Виноградова С.В., Китайгородский А.И., Аскадский А.А., Салазкин С.Н., Белавцева Е.М. Физико-химические пути регулирова-ния надмолекулярных структур и механических свойств аморфных полиарилатов на основе фенол-фталеина и его производных // Высокомолекулярные соединения – 1967, Т. 9А, №2. – С. 402-408. Slonimskiy G.L., Korshak V.V., Vinogradova S.V., Kitaygorodskiy A.I., Askadskiy A.A., Salazkin S.N., Belavceva E.M. Fiziko-himicheskie puti regulirova-niya nadmolekulyarnyh struktur i mehanicheskih svoystv amorfnyh poliarilatov na osnove fenol-ftaleina i ego proizvodnyh // Vysokomolekulyarnye soedineniya – 1967, T. 9A, №2. – S. 402-408. Финкельштейн А. В., Птицын О. Б. Физика белка. – Москва: КДУ – 2005, – С. 138–146. ISBN 5-98227-065-2. Finkel'shteyn A. V., Pticyn O. B. Fizika belka. – Moskva: KDU – 2005, – S. 138–146. ISBN 5-98227-065-2. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Том 1, Атомный и мо-лекулярный уровни. Москва: Научный мир – 1999. – 543 с. Askadskiy A.A., Kondraschenko V.I. Komp'yuternoe materialovedenie polimerov. Tom 1, Atomnyy i mo-lekulyarnyy urovni. Moskva: Nauchnyy mir – 1999. – 543 s. Соколов В.И., Ахманов А.С., Ашарчук И.М., Горя-чук И.О., Молчанова С.И., Погодина Ю.Е., Полунин Е.В., Хайдуков К.В. Фторсодержащие акриловые по-лимеры с фторсодержащими электрооптическими хромофорами в боковой цепи // Fluorine Notes – 2020, №129. – 1-2. Sokolov V.I., Ahmanov A.S., Asharchuk I.M., Gorya-chuk I.O., Molchanova S.I., Pogodina Yu.E., Polunin E.V., Haydukov K.V. Ftorsoderzhaschie akrilovye po-limery s ftorsoderzhaschimi elektroopticheskimi hromoforami v bokovoy cepi // Fluorine Notes – 2020, №129. – 1-2. Матвеев Ю.И., Аверьянова Е.В. Оценка скорости роста атеросклеро-тических бляшек в стенках крове-носных сосудов. // Технологии живых систем – 2023, – Т. 20, №4 – С. 43-48 Matveev Yu.I., Aver'yanova E.V. Ocenka skorosti rosta aterosklero-ticheskih blyashek v stenkah krove-nosnyh sosudov. // Tehnologii zhivyh sistem – 2023, – T. 20, №4 – S. 43-48 Давыдов В.В., Комаров О.С. Биохимия нервной ткани, Москва: Издательство «Белый Ветер» – 2018, – 56 c. ISBN 978-5-88458-370-2. Davydov V.V., Komarov O.S. Biohimiya nervnoy tkani, Moskva: Izdatel'stvo «Belyy Veter» – 2018, – 56 c. ISBN 978-5-88458-370-2. Матвеев Ю.И., Аскадский А.А. Получение нанопо-ристых структур в теплостойких полимерных диэлек-триках для микроэлектроники // Высокомолекулярные соединения – 2003, Т. 45А, №10. – С. 1707-1717. Matveev Yu.I., Askadskiy A.A. Poluchenie nanopo-ristyh struktur v teplostoykih polimernyh dielek-trikah dlya mikroelektroniki // Vysokomolekulyarnye soedineniya – 2003, T. 45A, №10. – S. 1707-1717.