Structure and dynamics of conducting polyaniline based compoundsthesis

Abstract

Tematem pracy doktorskiej są kompleksowe badania właściwości strukturalnych i dynamiki plastyfikowanej polianiliny. W tym celu przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych wykorzystując techniki dyfrakcji rentgenowskiej (WAXS) i nisko-kątowego rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (SAXS), niekoherentnego kwasi-elastycznego rozpraszania neutronów (QENS) i symulacji komputerowych dynamiki molekularnej. Kombinacja technik eksperymentalnych i symulacji komputerowych pozwoliła zaproponować dla plastyfikowanej polianiliny realistyczny model stabilnej struktury lamellarnej składającej się z warstw polianiliny oddzielonych warstwami jonów domieszki z uwzględnieniem statystycznych fluktuacji gęstości elektronowej. Dodatkowo wyniki badań otrzymane dla cienkich warstw i filmów poddanych rozciąganiu potwierdziły para-krystaliczny charakter defektów uporządkowania i anizotropie właściwości strukturalnych. Druga część pracy poświecona jest badaniom dynamiki molekularnej z wykorzystaniem kwasi-elastycznego rozpraszania neutronów. Badania te wykazały, że większość sygnału obserwowanego w zakresie czasów charakterystycznych 10-13-10-9 dotyczy dynamiki protonów należących do elastycznych grup bocznych cząsteczek domieszki (np. ogonów alkilowych). Dokładne analizy wykazały, że w badanym zakresie czasu obserwujemy szerokie spektrum czasów charakterystycznych reorientacji grup bocznych. Przestrzenny rozkład dynamiki protonów dobrze opisuje zaproponowany analityczny "model lokalnej dyfuzji w sferach". Wyniki symulacji komputerowych dynamiki molekularnej dają dobrą zgodność z wynikami eksperymentalnymi. Zostało wykazane, że szczegółowe analizy trajektorii cząstek otrzymanych z symulacji pozwala nie tylko odtworzyć podstawowe funkcje rozpraszania neutronów, ale również potwierdzić hipotezy dotyczące dynamiki poszczególnych atomów i cząsteczek.