Компьютерное моделирование свойств ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) нанопленок при фазовом переходе и эмиссионная cпектроскопия их поляризации

В данной работе были исследованы и проанализированы электронная структура и поляризация ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) нанопленок Ленгмюра–Блоджетт в зависимости от их толщины, состава и конформации структуры в процессе фазового перехода при изменении температуры. Выполнение работы проводилось сочетанием двух подходов – экспериментально методом спектроскопии термостимулированной экзоэлектронной эмиссии (ТСЭЭ) и теоретически методами компьютерного моделирования и квантово-химическими расчетами из первых принципов. Модели ПВДФ и композитных П(ВДФ-ТрФЭ) (70:30) молекулярных цепочек в состояниях транс и гош конформеров, а также модели кристаллической ячейки, были разработаны и согласованы с данными ТСЭЭ анализа. Квантово-химические расчеты и моделирование, основанные на теории функционала плотности (ТФП), а также на полуэмпирических методах (таких как PM3), показали, что энергии электронных состояний, а также полная энергия изученных ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) молекулярных кластеров, образующихся в процессе фазового превращения, влияют на работу выхода электрона, сродство к электрону. Проведенный анализ экспериментальных данных ТСЭЭ в сочетании с численными данными по молекулярным моделям показывают эффективность развиваемого подхода. В данной работе ТСЭЭ анализ впервые был применен для определения поляризации нанопленок (методом бесконтактных измерений) и характеристики процесса фазового перехода. Предложенный подход может быть использован в нанобиомедицине, в частности, в разработке новых костных био-имплантатов со встроенными датчиками (смарт-нанотехнологии).