На этой неделе мы продолжаем работу по гранту РНФ на Курчатовском синхротроне на станции «Ленгмюр».
А это значит, что самое время показать вам одно удивительное явление в монослоях Ленгмюра, открытие которого стало возможным благодаря синхротронному излучению.

Известно, что различные поверхностно-активные вещества и полимеры на поверхности воды при сильном сжатии могут образовывать многослойные структуры. Этот эффект чаще всего проявляется в области коллапса монослоя. Зафиксировать появление многослойной плёнки можно с помощью рентгеновской рефлектометрии и дифракции в углах скользящего падения.

Команда учёных из Франции и Швеции обнаружила характерные для трёхмерных агрегатов рефлексы на дифрактограмме монослоя насыщенных жирных кислот. Однако детальный анализ показал, что плёнка остаётся мономолекулярной...
Исследуя карты малоуглового рассеяния (GISAXS), авторы пришли к выводу, что интерпретация данных связана с искривлением межфазной поверхности за счёт образования куполообразных нанодоменов!

В работе сравнивались насыщенные жирные кислоты с разветвлением углеводородного хвоста и без него. Действительно, при использовании молекул с конусообразной формой можно ожидать возникновение неплоских структур. Но наиболее неожиданным стал тот факт, что даже при плотной упаковке монослой не образует дополнительного слоя, а именно изгибает интерфейс!

Особенно выразительные результаты были получены в широкоугольной области при использовании классической дифракции в скользящих углах (GIXRD). Если неразветвлённые кислоты дают симметричный пик, отражающий гексагональную упаковку молекул и перпендикулярную ориентацию хвостов, то разветвлённые молекулы формируют искривлённый рефлекс. Такая дифракционная картина указывает на распределение углов наклона хвостов в плоскости монослоя — именно так ведут себя молекулы в куполообразных нанодоменах!

Отдельно стоит сказать, что в детальном анализе искривлённых рефлексов в GID преуспели наши коллеги из Курчатовского института. Они наблюдали аналогичные явления в монослоях арахиновой кислоты и дополнили эксперимент теоретическим описанием.
Подобные эффекты важны для управляемой организации молекул и предсказания свойств наноматериалов, формируемых методами монослоёв Ленгмюра и плёнок Ленгмюра–Блоджетт.
Структурные измерения таких систем должны сопровождаться теоретическим анализом, а такое точно #Ленгмюр_одобряет.