«Теперь мы можем точно знать, сколько времени надо проводить реакцию синтеза микрогелей, какие вещества предпочтительнее использовать, как контролировать рост частиц, чтобы потом получить качественный готовый продукт», – объясняет руководитель проекта Елена Кожунова, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник физического факультета МГУ.
Каждая молекула вещества (мономер) в процессе синтеза микрогеля образует структурное звено и может многократно соединяться с другими мономерами. Так происходит рост полимерных (то есть состоящих из мономеров) цепей, и из низкомолекулярного вещества формируется высокомолекулярное соединение, синтез которого получил название «полимеризация». Для микрогелей это достаточно долгий процесс.
«Это сложные, плохо поддающиеся изучению водорастворимые системы, и делать выводы только по данным экспериментов непросто. Именно поэтому так важно создать компьютерную модель микрогелей, – поясняет Елена Кожунова, – это значительно упрощает работу». В зависимости от заданных параметров – растворителей, реактивов, концентрации исходных веществ – можно достаточно быстро получить результаты синтеза на мониторе.
Картинка: Microgels-composite: готовая частица микрогеля и этапы ее роста. Источник: Елена Кожунова. Автор: Владимир Рудяк
Для создания модели была сформирована группа экспериментаторов и теоретиков, занимающихся компьютерным моделированием. Исследования велись параллельно, и в результате ученые-теоретики получили точную модель эксперимента, который проводили практики. Благодаря современным суперкомпьютерам (все расчеты выполнены на суперкомпьютере «Ломоносов-2» НИВЦ МГУ) ученые впервые смогли достаточно подробно изучить и описать протекание всего процесса синтеза, итоговую структуру с точностью до связей между частицами. В специальных программах можно посмотреть на частицу микрогеля, проанализировать положения отдельных полимерных цепочек, предсказать необходимое время реакции в зависимости от заданных параметров.
С помощью новой компьютерной модели, как говорят ученые, можно регулировать процесс производства микрогелей в зависимости от нужных характеристик будущего продукта. А это, в свою очередь, открывает новые возможности применения микрогелей в различных отраслях науки и промышленности.
