PRACOVNÍ SKUPINA OPTICKÝCH JEVŮ

Vedoucí: RNDr. Jaroslav Holoubek, CSc. (telefon +420-296 809 321, e-mail: holou@imc.cas.cz)

Výzkum

Výzkumná aktivita této skupiny se soustřeďuje na fyzikální a fyzikálně-chemické studium rozmanitých   supramolekulárních systémů složených z homopolymerů, blokových a statistických kopolymerů, gelů, a to v tavenině, v tuhé fázi nebo za přítomnosti rozpouštědla nebo směsi rozpouštědel, užitím řady fyzikálně-optických (zejména rozptylových) metod. Zvláštní pozornost je věnována a) kinetice a dynamice polymerních systémů během fázové separace, tvorbě asociátů, komplexů a micel, b) procesům uspořádání na mikroskopické, mesoskopické a makroskopické škále, c) elektricky vodivým polymerům.

Používané experimentální techniky zahrnují statický a dynamický rozptyl světla (DLS) s plně automatizovanými přístroji (ALV), měření ?-potenciálu, měření zpětného rozptylu (rozptylový úhel 173°), časově rozlišený maloúhlový rozptyl světla, analýzu jevu zrnitosti, dvojlom a obrazovou analýzu. Skupina má rovněž zařízení pro syntézu polymerů.

a) Fázová separace na mikrosopické a makroskopcké úrovni je určující pro mnoho aplikací polymerních systémů. Studujeme kinetiku těchto procesů, která popisuje přechod systému do ustáleného stavu a dynamiky procesů, která popisuje mikroskopický pohyb jednotlivých součástí systému, který je určující pro makroskopické, často aplikačně významné veličiny.

Zabýváme se rovněž vznikem a vývojem uspořádaných (organizovaných) struktur v směsích kopolymerů zejména v procesech mikrofázové a makrofázové separace. Zkoumané systémy kopolymerů zahrnují směsi blokových kopolymerů lišících se parametry kopolymerních bloků (symetrie, asymetrie), kopolymerů lišících se chemickým složením bloků, systémů s jedním krystalizujícím nebo stereotaktickým blokem a konečně systémů trojblokových kopolymerů.

Směsi jsou zkoumány jak v taveninách a v tuhé fázi, tak v přítomnosti rozpoustědla či ve směsi rozpouštědel, ve zředěném nebo koncentrovaném roztoku. Cílem je získání detailních informací o procesu vzniku organizovaných struktur v kopolymerech jako možných aplikačních prvků nanotechnologií.

b) Chemická reaktivita povrchů a fyzikální interakce na površích kontrolují jak fyzikální, tak chemické procesy sorpce a určují stupeň uspořádání adsorbovaných nebo chemicky vázaných molekul. Některé strategie moderního materiálového výzkumu jako bioanalogická chemie a výzkum povrchů se zaměřují na korelační rozsah působení chemických a fyzikálních interakcí, na přípravu chemicky modifikovaných povrchů a na procesy samouspořádání. Základní myšlenka samouspořádání polymerů různými typy interakcí může být vysledována u mnohých polymerních systémů (systémy reagující na vnější podněty) jako jsou například:

• termosensitivní micely blokových kopolymerů kopolymerů poly(ethylen glykolu) s termosensitivními polypeptidy
• polymerní komplexy stabilizované vodíkovými můstky v roztocích polykarboxylových kyselin
• polymerní komplexy mezi DNA a slabými polykarboxylovými kyselinami stabilizovanými vodíkovými můstky
• polyelektrolytové komplexy citlivé na pH mezi zwitteriontovými kopolymery a polyelektrolyty (včetně DNA) nebo polyelektrolytové komplexy se surfaktanty a fosfolipidy

c) Výzkum elektricky vodivých polymerů se soustřeďuje na polyanilin a polypyrrol. Cílem je získat materiály s definovanou vodivostí a užitnými vlastnostmi. Povrchová polymerace anilinu poskytuje tenké vodivé polymerní filmy. Ty lze využít k pokrývání různých substrátů (anorganické oxidy, ferrity, dřevní hmota, polymerní membrány) vodivou vrstvou. Příprava polyanilinu v přítomnosti sterických stabilizátorů vede ke koloidním formám.
Temperature dependence of the distribution A(?) of relaxation times ? obtained by dynamic light scattering from the same ternary system as in the neighboring Figure. Three dynamic processes have been identified (from left to right): cooperative diffusion of the transient polymer network, self-diffusion of a single block copolymer molecule through the mixture and a large-scale structure relaxation the dynamics of which is slowed down by five orders of magnitude on cooling to 50-40 °C. In this temperature range, the two solvents become fully incompatible.