Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of solvents on structural anisotropy of polyaniline thin films

Śniechowski M., Kozik T., Łużny W.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 11-12

855--860

EN

X-ray surface diffraction experiments performed on polyaniline/camphorsulfonic acid (PANI/CSA) thin films reveal high anisotropy of the five main crystalline peaks. This anisotropy is different for samples cast from m-cresol and cast from trifluoroacetic acid (TFA). Taking advantage of a recently published crystalline unit cell model, intensity distribution maps are calculated for these two types of samples. The anisotropy is in agreement with experiment, further validating the PANI/CSA model and showing that solvent molecules are not present in the unit cell.

PL

Cienkowarstwowe, wykazujące silną anizotropię próbki polianilina/kwas kamforosulfonowy (PANI/CSA) zbadano metodą dyfrakcji powierzchniowej promieniowania rentgenowskiego. Wyniki pomiarów w geometriach: transmisyjnej, odbiciowej i pośrednich wykazały różnice między natężeniami pięciu głównych maksimów krystalicznych. Anizotropia próbek była różna w wypadku użycia różnych rozpuszczalników (m-cresol, kwas trifluorooctowy). Niedawno opublikowany model struktury PANI/CSA wykorzystano do obliczenia map natężeń, a następnie do porównań z wynikami pomiarów. Proponowany model poprawnie opisuje uporządkowanie w próbkach folii z PANI/CSA wylanych z różnych rozpuszczalników, bez konieczności uwzględniania w nim cząsteczek rozpuszczalnika. Świadczy to o tym, że cząsteczki rozpuszczalnika nie występują w strukturze PANI/CSA jako składniki komórki elementarnej.

2

Challenge and adventure: twenty years of searching for the model structure of the polyaniline/camphorsulfonic acid conducting polymer system leading to an artificial intelligence approach

Kozik T., Śniechowski M., Łużny W.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 11-12

800--805

EN

The search for the model structure of polyaniline/camphorsulfonic acid (PANI/CSA) began approximately twenty years ago and remained an unsolved problem. Recently, a new molecular dynamics based model was published in which the system forms a structure of alternating double layers. Having brought together all available information regarding the system, an artificial intelligence approach was formulated, which resulted in finding a model of the crystalline regions of the polymer system in agreement with various experimental results. The approach is thoroughly described due to its versatility.

PL

Poszukiwania modelu struktury systemu polianilina/kwas kamforosulfonowy (PANI/CSA) rozpoczęły się przed ok. dwudziestu laty, nadal jednak problem pozostaje nierozwiązany. W minionych latach opublikowano nowy model otrzymany w wyniku symulacji metodą dynamiki molekularnej. Zgodnie z jego przewidywaniami w systemie PANI/CSA powstaje struktura naprzemiennych dwuwarstw. Na podstawie dostępnej wiedzy sformułowano wykorzystującą algorytmy sztucznej inteligencji metodę, która doprowadziła do znalezienia modelu wykazującego zgodność z różnego rodzaju doświadczeniami. Ze względu na uniwersalność opracowanej metody, szczegółowo ją opisano.

3

Application of genetic algorithms to model the structure of molecular crystals

Łużny W., Czarnecki W.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 7-8

542--548

EN

In the case of complex organic molecules, very often happens that the powder diffraction pattern shows only few crystalline reflections and therefore powerful methods like the Rietveld procedure cannot work properly. Then in order to find the model of the structure, for which the calculated diffraction pattern shows an acceptable agreement with the experimental data, one may use one of the "artificial intelligence” techniques. Among them, the genetic algorithms (GA) method is one of the most widely used in a variety of scientific problems. Our idea was to use the unit cell (with its atoms content) as a phenotype of the GA. Each individual represents a random crystal structure. Its genotype contains: lattice constants: a, b and c, lattice angles: a, b, and g, and orientation of molecule vs. the crystallographic axes. Its diffraction pattern is calculated and compared with the reference data. We have prepared a computer program named CrystalFinder. In its present shape, the CrystalFinder program is able to reproduce the crystalline structure of simple "toy” molecular crystals built of molecules containing up to ca twenty atoms. Usually 200—300 generations are sufficient to get a very good agreement between the reference diffraction pattern and the diffractogram obtained by the program as the best fitted individual. It follows that genetic algorithms can be used to model the structure of molecular crystals and more complex systems containing macromolecules.

PL

W przypadku złożonych cząsteczek organicznych bardzo często zdarza się, że dyfraktogram proszkowy ma tylko kilka refleksów krystalicznych i z tego powodu metody modelowania typu Rietvelda nie dają poprawnych wyników. W celu znalezienia modelu struktury, który pozwoli na obliczenie dyfraktogramu wykazującego dobrą zgodność z danymi doświadczalnymi, można zastosować jedną z technik tzw. sztucznej inteligencji. Metoda algorytmów genetycznych (GA) — szeroko stosowana do rozwiązywania rozmaitych problemów naukowych — jest jedną z takich technik. Nasz pomysł polegał na użyciu komórki elementarnej wraz z zawartymi w niej atomami jako osobnika (fenotypu) występującego w GA. Każdy taki osobnik reprezentuje przypadkową strukturę krystaliczną. Jego chromosom (genotyp) zawiera: stałe sieci a, b i c, kąty sieciowe a, b i g, oraz orientację cząsteczki względem osi krystalograficznych. Dla każdego osobnika obliczany jest jego dyfraktogram, który następnie zostaje porównany z danymi referencyjnymi. Idea ta wykorzystana została w napisanym przez nas programie CrystalFinder. W swojej obecnej wersji, program CrystalFinder jest w stanie poprawnie odtworzyć złożoną strukturę krystalograficzną prostego kryształu molekularnego, zbudowanego z molekuł zawierających do ok. dwudziestu atomów. Zwykle przeliczenie 200—300 pokoleń wystarcza do otrzymania dobrej zgodności pomiędzy dyfraktogramem referencyjnym, a dyfraktogramem uzyskanym dla najlepiej dostosowanego osobnika w populacji. Z przeprowadzonych obliczeń wynika, że algorytmy genetyczne mogą być zastosowane do modelowania struktury kryształów molekularnych i bardziej złożonych układów, zawierających również makrocząsteczki.

4

Hydrogen bonds in camphorsulfonic acid doped polyaniline

Łużny W., Piwowarczyk K.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 9

652-656

EN

We conducted a set of computer simulations to explore in details the way polyaniline (PANI) interacts with its dopant molecules like camphorsulfonic acid (CSA) and with solvent like chloroform, m-cresol or a mixture of m-cresol and water. The simulated system was built of a single layer of polyaniline chains in protonated state with attached camphorsulfonic acid ions as dopants. The system of the size above 50 A* was subject to the periodic boundary conditions. All atoms in simulated molecules were assigned to atom types from OPLS-AA force field. However the inter-ring torsion profile for polyaniline in protonated emeraldine state was modified according to the density functional theory simulations. Prepared systems were simulated for 1 ns under the constant temperature (293 K) and constant pressure (1000 hPa) conditions. The results of molecular dynamics simulation exhibit a broad variety of hydrogen bond patterns between PANI-CSA as well as solvent molecules. We observed high probability (36 %) of configurations where single CSA molecule is attached to a PANI chain via a single hydrogen bond. However, the high probability (44 %) of a configuration where single CSA molecule bridges two or more PANI chains via hydrogen bonds was quite unexpected. Our simulations show also that in the presence of solvent, PANI-CSA interaction slightly weakens. Nevertheless, in the case of solvents being able to form hydrogen bonds in which CSA molecule is involved.

PL

W celu lepszego zrozumienia wpływu wiązań wodorowych na strukturę polianiliny (PANI) domieszkowanej kwasem kamforosulfonowym (CSA), przeprowadziliśmy symulacje tego systemu metodą dynamiki molekularnej uwzględniając także cząsteczki rozpuszczalnika, tj. chloroform, m-krezol oraz m-krezol z dodatkiem wody. Symulowany układ był złożony z warstwy polianiliny, którą tworzyło 12 łańcuchów polimeru otoczonych 96 jonami CSA. Cały układ o wymiarach rzędu 50 A* podlegał periodycznym warunkom brzegowym, tak że łańcuchy polianiliny mogły być efektywnie traktowane jak nieskończony polimer. Parametry oddziaływań międzyatomowych zostały dobrane w ramach pola siłowego OPLS-AA, przy czym parametry profilu torsyjnego dla łańcucha polianiliny w stanie sprotonowanym zostały obliczone na podstawie symulacji kwantowych metodą DFT/B3LYP/6-31G*. Tak spreparowane systemy były symulowane w temp. 293 K i ciśnieniu 1000 hPa przez 1 ns. Wyniki symulacji pokazują dużą różnorodność konfiguracji wiązań wodorowych. Zaobserwowaliśmy znaczny procent (36 %) oczekiwanych konfiguracji, w których jedna cząsteczka CSA łączy wiązaniem wodorowym jeden łańcuch PANI. Niespodziewanym wynikiem było duże prawdopodobieństwo (44 %, tabela 2) konfiguracji, w których cząsteczka CSA łączy za pomocą wiązań wodorowych dwa lub trzy łańcuchy PANI [wzór (III)—(V)]. W przypadku dodania rozpuszczalnika, symulacje odkryły dwa typy zachowań. Cząsteczki rozpuszczalnika zdolne do formowania wiązań wodorowych (m-krezol, woda) wbudowują się między CSA i PANI tworząc rodzaj mostków [wzór (I)] i nie wpływając w sposób istotny na całkowitą liczbę wiązań wodorowych, w których uczestniczy polianilina. To zachowanie powoduje znaczny wzrost liczby wiązań wodorowych między CSA i rozpuszczalnikiem, co usztywnia strukturę takiego układu i powoduje, że jest on mniej podatny na zmiany. Z drugiej strony, cząsteczki dowolnego rozpuszczalnika osłaniają cząsteczki CSA [wzór (VII)] i redukują liczbę wiązań wodorowych PANI-CSA (tabela 3).

5

Water induced evolution of dielectric and micro-structural properties of rice starch

Starzyk F., Chrzanowska A., Łużny W., Śniechowski M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 39, nr 2

111-115

EN

Purpose: The purpose of this paper was to record and correlate mass (m) changes of population of rice starch micro-granules and their effective dielectric permittivity(ε'), as well as X-ray diffraction (XRD) changes observed in this system during humidification. Design/methodology/approach: Changes of mass of bio-polymeric-granular sample occurring during its exposition on saturated water vapour at room temperature, was recorded in the time. The ε' evolution was recorded by means of fringe-field-interdigit-dielectric spectroscopy (FFIDS) method. The temperature and relative humidity (RH %) of ambient atmosphere were controlled. Microstructure changes induced by water absorption were recorded by means of XRD diffractometer. Findings: The FFIDS method turned out to be sensitive technique to follow details of humidification process. Correlation between changes of ε' with simultaneously occurring mass increase can be a way to describe the humidification and drying processes of micro-granular bio-polymeric sample. The changes observed by means of XRD should enable to point the regions within granules structures where water molecules effectively interact with internal granules physical organisation on macromolecular level. Research limitations/implications: The time length of m(t) record was limited to ~11000 s in case of humidification by the nature of the process. The whole range of measurements was limited to max ~23 % of water uptake in order to prevent the molecular structure irreversible changes. Practical implications: The ε' monitoring of humidification turned out to be much more selective than only gravitational measurement of mass change. The correlation of both is giving new possibilities of modelling approach. The XRD observed changes within physical structures of rice starch granules seems to be of great importance for modelling of water behaviour in starch. Originality/value: For the first time humidification process was monitored in statu nascendi, without disturbing geometry of granules starch by means of ε' evolution record. It was enabled by application of interdigit comb capacitor as sensing unit. The high quality of XRD records enables a new insight into details of reversible swelling process of rise starch granules. Keywords: Bio-polymers; Micro-granular matter; Water uptake; Interdigit dielectrometry; Biological water

6

AC impedance and microstructure of rye starch exposed to water vapour

Starzyk F., Chrzanowska A., Łużny W., Śniechowski M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 40, nr 1

23-26

EN

Purpose: The purpose of this paper was to record and analyse mass (m) changes of population of micro-granules of rye starch, effective alternative current (AC), (electric) complex impedance (EACI) of this system taking place during humidification as well as insight into microstructure evolution by X-ray diffraction (XRD). Design/methodology/approach: Mass changes of biopolymeric micro-granular sample occurring during its exposition to saturated water vapour at room temperature, was recorded in time by means of precise torsional balance equipped with special chamber. The same was done in case of microstructure by XRD method. Monitoring of EACI was performed by means of interdigit comb capacitor and precise RLC meter equipped with PC software. Specially designed and constructed measuring chamber was applied to control temperature and relative humidity (RH %) in ambient sample atmosphere. Electric measurements were carried out for 5 selected frequencies. Findings: Interdigit dielectric spectroscopy method turned out to be more sensitive technique to follow details of long lasting humidification than only mass changes recording. Correlation of changes of EACI with simultaneously occurring mass increase can be a way to describe the humidification stages processes involving water molecules adsorption and absorption by micro-granular biopolymeric sample. Frequency dependence of EACI gives insight into mechanism of water molecules inclusion, binding and immobilization on the starch granules surface as well as inside of its internal physical structure. Research limitations/implications: The recording duration of m(t) was limited to &sim104 s in case of humidification by balance resolution and character of the process. The whole range of measurements was limited to max &sim23 RH % of water uptake in order to prevent over molecular structure irreversible changes. The above limitations enable us to collect data for modelling reversible water uptake and connected EACI micro-granular biopolymeric population sample. Practical implications: EACI monitoring of humidification turned out to be much more selective than only gravitational measurement of mass change. Modelling purpose correlation of both can give new possibilities to modelling approach. Achieved data can contribute to better understanding of active adsorption and absorption centres in starch granules. Originality/value: For the first time practically important humidification process was monitored in statu nascendi, without disturbing geometry of starch granules population by means of EACI evolution record. It was enabled by application of interdigit comb capacitor as a sensing unit. This is the first report of four stages for EACI evolution as well as the first XRD direct record of granular starch reversal swelling.

7

Structural Properties of Organometallic Thin Films Oriented by Corona Poling

Śniechowski M., Nizioł J., Łużny W.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

89--92

EN

In this article, we review some results of structural studies of a novel series of donor–acceptor bis-alkynyl ruthenium chromophores in the form of thin films. At first, these thin films were oriented by a corona poling technique and were optically characterized using(Second and Third Harmonic Generation, respectively (SHG and THG). Next, the X-ray diffraction (XRD) technique was used to correlate the Nonlinear Optics (NLO) properties and directly observe the structural ordering of the studied materials. The last paragraph presents recent supramolecular modelling studies using molecular dynamics simulations. The used of organometallic films in textronic systems may be of the highest importance in order to achieve the possibility of creation micro-electro-optical sensors and circuits incorporated in textiles.

PL

Przedstawiono wyniki badań strukturalnych nowych cienkowarstwowych chromoforów zawierających ruten. Warstwy te były wstępnie orientowane techniką wyładowania koronowego, a następnie charakteryzowane optycznie (zdolności do generowania drugiej i trzeciej harmonicznej). Wyniki badań metodą dyfrakcji rentgenowskiej są w pełni skorelowane z nieliniowymi właściwościami optycznymi i pozwalają bezpośrednio obserwować uporządkowanie badanych materiałów. Przedstawia on najnowsze wyniki modelowania uporządkowania supramolekularnego otrzymane metodą dynamiki molekularnej.

8

Soft Matter Physics and its Creator : Pierre-Gilles De Gennes (1932–2007) in Memoriam

Łużny W.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2008

|

Vol. 16, no. 6 (71)

104--105

EN

Pierre-Gilles de Gennes passed away on 18 May 2007. The Royal Swedish Academy of Sciences decided to award the 1991 Nobel Prize in physics to him “for discovering that methods developed for studying order phenomena in simple systems can be generalized to more complex forms of matter, in particular to liquid crystals and polymers” [1]. He is still the only scientist dealing with polymer science who has been a Nobel Prize winner in physics; therefore, it was justified to commemorate his work and achievements during the session of the Seventh International Conference on X-Ray Investigations of Polymer Structure.

PL

Pierre-Gilles de Gennes zmarł 18 maja 2007 r. Szwedzka Królewska Akademia Nauk zadecydowała przyznać mu Nagrodę Nobla z fizyki w 1991 roku za „odkrycie, że metody stosowane do badania zjawisk uporządkowania w prostych układach, mogą być uogólnione na bardziej złożone rodzaje materii, w szczególności ciekłe kryształy i polimery”. Jest on wciąż jedynym uczonym pracującym w nauce o polimerach, który został wyróżniony Nagrodą Nobla z fizyki.

9

Wielkie spory w fizyce kwantowej [rec.]

Łużny W.

Postępy Fizyki

|

2002

|

T. 53, z. 5

251-252

PL

Recenzja książki: Franco Selleri - Wielkie spory w fizyce kwantowej, przełożył Bogdan Lange, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 1999, s. 190.

10

O ciekawych książkach popularnonaukowych [Listy do redakcji]

Łużny W.

Postępy Fizyki

|

2001

|

T. 52, z. 1

46-47

11

Synthesis and properties of CSA-protonated polyaniline

Bańka E., Łużny W.

Zeszyty Naukowe. Chemia / Politechnika Śląska

|

1999

|

z. 140

143-146

EN

Polyaniline protonated with camphorsulfonic acid (PANI/CSA) exhibits very interesting processing and electrical transport properties. A series of more than 40 samples prepared in various conditions was subjected to UV-Vis-NIR light absorption and X-ray diffraction measurements. The influence of the synthesis parameters and extraction with chloroform on the structure of the polymer was investigated. Some correlations between the sample preparation process and its structural properties have been obtained.

PL

Polianilina protonowana kwasem kamforosulfonowym wykazuje interesujące właściwości przetwórcze i elektryczne. Przygotowano ponad 40 próbek, w różnych warunkach, do badań UV-Vis-NIR oraz dyfrakcji promieni X. Przebadano wpływ parametrów otrzymywania oraz ekstrakcji chloroformem na strukturę. Otrzymano korelacje pomiędzy sposobem otrzymywania próbki i właściwościami strukturalnymi.