CC BY
11ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия А, 2004, том 46, № 8, с. 1394-1400
— ----- .....................РАСТВОРЫ
УДК 541(64+13):535.5:546.631
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ НАНОКОМПОЗИТОВ АНИОННОГО ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТА И НАНОЧАСТИЦ НУЛЬВАЛЕНТНОГО СЕЛЕНА МЕТОДОМ РАССЕЯНИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА
© 2004 г. Н. А. Калинина, И. Г. Силинская, А. И. Киллер, С. В. Валуева, В. В. Копейкин, А. П. Филиппов
Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук 199004 Санкт-Петербург, Большой пр., 31 Поступила в редакцию 13.11.2003 г. Принята в печать 14.04.2004 г.
Методом рассеяния поляризованного света с использованием теории Дебая-Штейна исследованы процессы структурообразования в разбавленных водно-солевых растворах нанокомпозитов поли-2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты на наночастицах нульвалентного селена. Показано, что образование таких наноструктур в растворе сопровождается увеличением средней поляризуемости макромолекул при уменьшении их среднеквадратичных радиусов инерции, т.е. компактизацией макромолекул. Обнаружено существование двух типов анизотропных структур в нанокомпозите - со случайными и неслучайными ориентациями оптических осей.
Известно, что полимер-стабилизированные наночастицы металлов и неметаллов представляют собой высокоорганизованные наноструктуры с уникальной морфологией [1]. Предполагается, что формирование таких структур происходит в результате нековалентных взаимодействий макромолекул с энергонасыщенной поверхностью наночастиц [2]. В практическом плане это представляет интерес с точки зрения стабилизации наночастиц от взаимной агрегации и открывает возможности конструирования новых материалов с различными (в частности, биологическими) уникальными свойствами [3].
В связи с выявлением в течение последних лет исключительно важной биологической роли селена встал вопрос о необходимости поиска малотоксичных соединений селена с высокой биологической активностью. Токсичность селена резко снижается при переходе от ионных форм к нулевой степени окисления. Однако одновременно падает уровень его биоактивности. Поэтому обнаружение сохранения такой активности у наночастиц аморфного селена (нано-Se0) в виде комплекса с бычьим сывороточным альбумином [4] послужило толчком для
E-mail: kalinina@imc.macro.ru (Калинина Наталья Аркадьевна).
изучения полимер-стабилизированных частиц на-но-Бе0. В частности, в работе [2] исследованы процессы формирования нанокомпозитов поли-2-акри-ламидо-2-метилпропансульфокислоты (ПАМС) на нано-Бе0 в водных растворах. Показано, что нано-композиты характеризуются огромной ММ и высокой плотностью, а их форма близка к сферической.
В данной работе поставлена задача изучения структурно-морфологических характеристик системы нано-8е°-ПАМС в водном растворе 1 М КаЫ03. Для ее решения использован метод рассеяния поляризованного света, который относится к числу высокочувствительных методов, позволяющих исследовать организованные ансамбли макромолекул в растворах, в том числе в многокомпонентных системах. Его применение позволяет количественно охарактеризовать структурную организацию (микрогетерогенность и микроанизотропию) системы, а также корреляционные размеры упорядоченных областей [5].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Наночастицы аморфного Бе0 получали восстановлением селенистой кислоты аскорбиновой кислотой в условиях, которые описаны в работе
[2]. В качестве полимерного стабилизатора использовали №-соль ПАМС с Мк = 3 х 106 и с характеристической вязкостью [т|] в 1 М Ыа1ЧОз, равной 5.2 дл/г при 20°С. Использовали реагенты с содержанием основного вещества не менее 99.99%. В результате реакции восстановления получили нанокомпозиты ПАМС с наносе0 с массовым соотношением 90 : 10. Концентрацию растворенного вещества с варьировали от 0.001 до 0.1 г/дл.
Исследования проводили на фотогониодиф-фузометре ФПС-ЗМ с фотоэлектрической системой регистрации интенсивности рассеянного света в интервале углов рассеяния 0 = 40°-140° при длине волны падающего света X = 578 нм. Калибровку осуществляли по бензолу, для которого рэ-леевское отношение составляет 13.06 х 10"6 см-1.
Статистическая теория Дебая-Штейна [5] связывает экспериментально определяемые отношения Рэлея для вертикально и горизонтально Rн поляризованных компонент рассеянного света со структурными характеристиками рассеивающей полимерной среды соотношениями
Ку-\Кн = (1) о
*я = (2)
о
Здесь К = Кф, п - показатель преломления среды, К0 = 2яД, г - расстояние между двумя элементарными рассеивающими объемами, 5 = 81П29/2, у(г) -функция корреляции флуктуации поляризуемости,/(г) - функция корреляции взаимной ориентации оптических осей элементарных рассеивающих объемов. Используя экспоненциальные функции корреляции у(г) = ехр(~г/ау) и /(г) = ехр(~г/ан), можно получить следующие параметры рассеивающей среды: ау и ан - радиусы корреляции флуктуаций поляризуемости и ориентации соответственно, (т|2) - средний квадрат флуктуаций поляризуемости, (52) - средний квадрат плотности оптической анизотропии. Поскольку экспоненциальная функция корреляции ориентации связана с углом 0,у между оптическими осями двух произвольно взятых оптических элементов, можно определить фактор локальной ориентации в
пределах областей, ограниченных радиусом г = av [6]:
F = (cos'e^ = (1 +2exp(-av/a„))/3 (3)
Таким образом, изотропные характеристики (П2) и av характеризуют степень неоднородности системы по плотности и корреляционный размер микронеоднородностей, а анизотропные (52) и ан - степень упорядоченности системы и размеры ориентированных областей.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для корректности анализа структуры нано-композита ПАМС-нано-Se0 в воде представляется целесообразным оценить структурообразующий вклад каждого компонента системы. Известно, что для растворов ПАМС в водном растворе 1 М NaN03 в диапазоне концентраций с = 0.01-0.1 г/дл не наблюдается асимметрии анизотропного рассеяния света, соответственно невозможно рассчитать анизотропные статистические структурные параметры (82) и ан [7]. При вертикальной поляризации падающего и рассеянного света эта система характеризуется слабыми ин-тенсивностями, но заметной асимметрией светорассеяния. Такое поведение типично для растворов высокомолекулярных гибкоцепных полимеров [8].
На рис. 1 представлены концентрационные зависимости изотропных структурных параметров (т|2> и av для ПАМС в водном растворе 1 М NaN03. Значения среднего квадрата флуктуаций поляризуемости по мере разбавления исходных растворов уменьшаются от 5 х 10~10 (при с = 0.1 г/дл) до 1 х 10~10 (при с = 0.017 г/дл). Радиусы корреляции флуктуаций поляризуемости av, характеризующие размеры рассеивающих образований, лежат в пределах 70-80 нм. Используя экстраполяцион-ное значение (av)c_,0 = 67 нм, по формуле [5]
av = {(RgW'2 (4)
рассчитали значение радиуса инерции рассеивающего образования в водно-солевом растворе
1/2
ПАМС: (Rg) = 165 нм.
Образование нанокомпозита ПАМС-нано-Se0 в воде во всей изученной области концентраций сопровождается резким увеличением интенсив-
<Г|2> х 109 1.0-
(а)
(Л2)х109 4200
0.5
.'I
100
0.05 с, г/дл
0.10
ау, нм 90-
60
30
(б)
■ /
• 2
А 3
0.05
0.10
с, г/дл
Рис. 1. Концентрационная зависимость среднего квадрата флуктуаций поляризуемости (г)2) (а) и среднего радиуса корреляции флуктуаций поляризуемости ау (б) для водных 1 М №1ЧОз растворов ПАМС (1), для системы ПАМС-нано-Бе0-вода (2) и для раствора композита с учетом его избыточного рассеяния света по отношению к раствору ПАМС (3).
ности как изотропного, так и анизотропного рассеяния света по сравнению с рассеянием растворами полимера. Значения (т|2) для раствора нанокомпозита существенно превосходят соответствующие характеристики для системы ПАМС-вода во всей изученной области концентраций (рис. 1а). Такие аномально высокие значения (г)2) не свойственны разбавленным растворам полимеров [9]. Они свидетельствуют о высокой средней поляризуемости и соответственно плотности рассеивающих наночастиц. Этот факт согласуется с результатами исследования структуры изолированных наночастиц в разбавленных
растворах, согласно которым при адсорбции макромолекул ПАМС на наносе0 их гидродинамический радиус уменьшается на порядок [2].
Рассматривая концентрационную зависимость параметра (п2) для системы ПАМС-нано-8е°-во-да (рис. 1а), необходимо отметить следующие обстоятельства. В начальной области (г|2) резко и линейно возрастает с концентрацией, что отражает увеличение среднего квадрата флуктуаций концентрации (Ас2) пропорционально с [9]. В отличие от растворов полимеров [10], для нанокомпозитов отклонение от линейности зависимости (П2) от с наблюдается уже при с ~ 0.02 г/дл, и параметр (г)2) выходит на насыщение в области разбавленных растворов, а именно при с ~ 0.05 г/дл. Для растворов полимеров (г|2) достигает предельного значения, как правило, в области с выше концентрации перекрывания макромолекуляр-ных клубков с* [9]. Полагая, что теория де Женна [11] верна и для растворов полимерных нанокомпозитов, можно оценить с* для системы ПАМС-нано-8е°-вода: с* = 1/[т1] = 0.083 г/дл Ф1] = 12дл/г[2]).
При изменении концентрации нанокомпозитов их корреляционные размеры остаются практически постоянными: ау ~ 30 нм (рис. 16). Это согласуется с данными работы [2], в которой показано, что термодинамическое качество системы близко к идеальному, и, следовательно, в области разбавленных растворов размеры рассеивающих частиц не зависят от с. Для нанокомпозитов рас-
2 1/2
чет по формуле (4) дает значение (( ) =70 нм, т.е. среднеквадратичный радиус инерции наночастиц становится существенно меньшим даже по
сравнению с (( к) изолированной макромолекулы ПАМС. Этот факт также согласуется с результатами работы [2], в соответствии с которыми увеличение ММ нанокомпозита по сравнению с макромолекулой ПАМС сопровождается уменьшением радиуса инерции в 25 раз [2]. Таким образом, данные по рассеянию поляризованного света водными растворами ПАМС-нано-Бе0 показывают, что образование наноструктур связано с компактизацией макромолекул ПАМС в растворе, т.е. с увеличением их плотности и средней поляризуемости при уменьшении размеров макромолекул.
Для многокомпонентных взаимодействующих систем некорректно предполагать аддитивность вкладов отдельных компонентов в рассеяние, как принято при изучении структуры и свойств изолированных макромолекул в разбавленных растворах, когда в расчетах используется избыточное по отношению к растворителю рассеяние раствора [8]. Однако для уточнения модельных представлений о структуре системы ПАМС-нано-Se0-вода необходимо сопоставить структурообразующий вклад каждого компонента. С этой целью определено избыточное рассеяние водного раствора комплекса ПАМС-нано-Se0 по отношению к водному раствору ПАМС.
На рис. 1 (кривые 3) представлены значения (г)2) и av, рассчитанные исходя из избыточного рассеяния раствора нанокомпозита по отношению к раствору ПАМС в области с < 0.05 г/дл. Характер концентрационной зависимости этих структурных параметров сохранился и при таком способе расчета, но максимальное значение (г|2) практически в 2 раза выше. Однако отсюда не следует, что преобладающим структурообразующим компонентом, ответственным за столь большое рассеяние в данной системе, является именно селен. Действительно, при адсорбции на наносе-лене гидродинамический радиус макромолекул ПАМС существенно уменьшается [2], поэтому величины рассеяния света ПАМС в растворе и в составе нанокомпозита с селеном различны. Соответственно изменение структуры ПАМС в растворе при образовании нанокомпозита с селеном обусловливает неаддитивность вкладов его отдельных компонентов в рассеяние, следовательно, оценка их величины по данным избыточного рассеяния света неправомочна.
Как уже отмечалось, для разбавленных растворов нанокомпозитов ПАМС-нано-Se0 экспериментально определенные индикатрисы анизотропного рассеяния асимметричны. При этом они имеют ряд особенностей. На рис. 2 представлены
„-0.5
угловые зависимости RH для растворов
ПАМС-нано-Se0 в интервале концентраций 0.001-0.1 г/дл. Известно, что для полимерных систем со случайными флуктуациями ориентации главных оптических осей рассеивающих элементов объема угловые зависимости R^5 имеют положительный наклон, что позволяет рассчитать
sin2 (9/2)
Рис. 2. Угловые зависимости интенсивности
анизотропного рассеяния 5 для водных 1 М
NaN03 растворов нанокомпозита ПАМС-нано-
Se0 при концентрациях с = 0.0027 (7), 0.0042 (2), 0.0086 (3), 0.0100 (4), 0.0199 (5), 0.0275 (6) и 0.1002 г/дл (7).
анизотропные структурные параметры системы [5]. Для растворов нанокомпозитов при малых
концентрациях угловая зависимость R^5 имеет положительный наклон только в интервале углов 40°-80° (рис. 2). В области в > 90° интенсивность рассеяния Hv увеличивается настолько сильно,
что наклон зависимости R= /(sin2(0/2)) меняет знак.
Излом на угловой зависимости обратной интенсивности анизотропного светорассеяния свидетельствует о том, что в системе ПАМС-нано-8е0-вода при с < 0.05 г/дл существуют два различных типа рассеивающих структур, обусловленных разным характером корреляции флуктуаций ориентации оптических осей рассеивающих элементов. Тип корреляций ориентации зависит от механизма взаимной упорядоченности в системе. Если вероятность появления двух рассеивающих элементов с параллельными оптическими осями на расстоянии р одинакова во всех направлениях, то корреляция ориентации оптических осей в системе носит случайный характер. В этом случае
„-0.5
угловая зависимость RH линеина и положительна. Если же вероятности существования двух рассеивающих элементов с параллельными оптичес-
<62)х109 60
40
20
0.02
с, г/дл
0.04
Рис. 3. Концентрационная зависимость среднего квадрата плотности оптической анизотропии (82) (/) и среднего радиуса корреляции ориентации оптических осей рассеивающих элементов ан (2) для растворов нанокомпозитов ПАМС-нано-Бе0.
кими осями на расстоянии р в направлениях, параллельных и перпендикулярных их оптическим осям, различны, то корреляции флуктуаций ориентации неслучайны. Анизотропия корреляции флуктуаций ориентации приводит к усложнению угловой зависимости анизотропного светорассеяния системы. В эксперименте это проявляется в виде ее искривления и появления отрицательного наклона.
В растворах ПАМС-нано-8е° при с < 0.05 г/дл наряду с рассеивающими областями случайной корреляции существуют рассеивающие образования меньших размеров с неслучайными корреляциями ориентации. При более высоких концентрациях зависимость = Д$т26/2) линейна во всей изученной области углов рассеяния, но слабо отрицательна, т.е. практически исчезают области случайных корреляций флуктуаций ориентации. Следовательно, при увеличении концентрации все больший вклад в анизотропное рассеяние вносят неслучайные флуктуации, а упорядоченные структуры первого типа со случайными флуктуа-циями ориентации постепенно трансформируются в структуры второго типа.
Возникновение и развитие неслучайных флуктуаций взаимной ориентации рассеивающих эле-
ментов в водно-солевом растворе ПАМС-нано-Se° обусловлено, возможно, появлением в нано-композите с ростом концентрации некоторого преимущественного направления взаимной ориентации заряженных фрагментов макромолекул ПАМС. Это, вероятно, вызвано сильными специфическими нековалентными взаимодействиями ПАМС с нульвалентным селеном внутри нано-композита [12] ив меньшей степени между макромолекулами ПАМС, связанными с различными ядрами селена. Отметим, что полученная по данным ДЛП в потоке величина средней сегментной анизотропии также, хотя и косвенно, указывает на существование преимущественной ориентации в нанокомпозите [2].
Отрицательный наклон угловой зависимости = /(sin26/2) наблюдали ранее для концентрированных растворов эфиров целлюлозы и объясняли это наличием в системе зародышей кристаллической фазы. Ее существование в твердом состоянии этих полимеров подтверждалось данными рентгеноструктурного анализа [13]. Возможно, дальнейшие исследования нанокомпозитов в твердой фазе дадут подтверждение нашим предположениям о появлении в системе областей ориентации более высокого порядка.
Учитывая вид угловых зависимостей R^'5, структурные параметры (б2) и ан, характеризующие образования со случайными корреляциями ориентации рассеивающих элементов, рассчитаны с использованием интенсивностей рассеяния света в интервале углов рассеяния 40°-80° для растворов в области с < 0.04 г/дл. Как видно на рис. 3, в области высоких разбавлений (с < 0.01 г/дл) размеры ориентированных областей ан лежат в интервале 30-50 нм, а плотность анизотропии (52) = (0.5-1) х 10~9. Отметим, что параметр <82) сопоставим по порядку величины со средним квадратом флуктуации поляризуемости (п2). При с ~ 0.01-0.02 г/дл рост (52) ускоряется, и в области с ~ 0.04 г/дл плотность анизотропии достигает величины 0.6 х Ю-7. Ранее столь высокие значения (52) получали только для концентрированных растворов мезогенных полимеров [14]. Подобное возрастание (82) может свидетельствовать о кардинальном изменении ориентационной структуры нанокомпозита в области концентраций 0.01-0.04 г/дл, а именно, о взаимной укладке фрагмен-
тов органического полимера ПАМС и наноселе-на с образованием сильно анизотропных рассеивающих элементов с размером менее 5 нм. Значения ан, характеризующие размеры областей ориентации рассеивающих элементов, в данной области концентраций уменьшаются до 20 нм (рис. 3, кривая 2) и не превышают корреляционных размеров нанокомпозитов av.
В растворах кристаллизующихся полимеров, в которых с повышением концентрации сохраняется случайный характер взаимной упорядоченности рассеивающих элементов, обычно наблюдается увеличение плотности оптической анизотропии (82) при одновременном уменьшении размеров областей корреляции ориентации % [15]. Для таких систем сохраняется возможность количественно охарактеризовать структурное состояние системы даже в предпереходной области концентраций в окрестности фазового перехода. В системе ПАМС-нано-Se0 уменьшение параметра ан прекращается уже при с ~ 0.02 г/дл, и зависимость а^с) выходит на насыщение. Однако с ростом концентрации увеличивается доля неучтенного рассеяния за счет неслучайных корреляций ориентации, поэтому на основе рассчитанных статистических параметров нельзя сделать однозначный вывод о том, что система не кристаллизуется. Появление неслучайных корреляций препятствует количественному анализу экспериментальных данных по рассеянию света, но позволяет сделать заключение о наличии направления преимущественной ориентации в системе.
Информацию о степени упорядоченности нанокомпозитов ПАМС-нано-Se0 можно получить, рассчитав фактор локальной упорядоченности F. Величина F характеризует среднюю степень ориентации, возникающую из-за случайных флукту-аций главных оптических осей рассеивающих элементов объема с радиусом av [6]. Для исследованной системы наибольшая степень упорядоченности F - 0.6-0.7 достигается в области высоких разбавлений растворов при с < 0.01 г/дл <? с* (рис. 4). Такие значения F характерны для концентрированных растворов полимеров [13]. В данной же системе при увеличении концентрации F уменьшается и при с > 0.02 г/дл становится близким к 0.5. Уменьшение фактора локальной упорядоченности с ростом концентрации, возможно, связано с тем, что при расчете F учитывается вклад в анизотропное рассеяние случайных флук-
F
с, г/дл
Рис. 4. Концентрационная зависимость параметра F для нанокомпозитов ПАМС-нано-Бе0.
туаций ориентации от наименее упорядоченных частей системы. Этот вклад уменьшается при повышении концентрации в связи с постепенным исчезновением областей со случайными флуктуа-циями ориентации.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ поляризации рассеянного света выявил качественное и количественное различие в поведении водно-солевых растворов полимера ПАМС и нанокомпозита ПАМС-нано-Бе0. Формирование полимерных наноструктур на нульва-лентном селене вызывает появление резко выраженного анизотропного рассеяния. Заметно возрастают флуктуации поляризуемости (плотности) по сравнению с исходным полимером, а их статистические размеры резко уменьшаются, что свидетельствует о существенной компактизации макромолекул ПАМС в нанокомпозите.
В системе ПАМС-нано-5е°-вода в области очень низких концентраций (с < 0.05 г/дл) зафиксированы два типа рассеивающих структур. Первый соответствует случайным флуктуациям ориентации, возможно, вследствие взаимодействия между фрагментами цепей ПАМС в нанокомпозите в водном растворе. Второй тип рассеивающих структур соответствует неслучайным флуктуациям ориентации. Он не может быть достоверно количественно охарактеризован используемым экспериментальным методом. Образование структур второго типа, вероятно, обусловле-
но сильными специфическими нековалентными взаимодействиями макромолекул ПАМС с селеновым ядром. При увеличении концентрации все больший вклад в анизотропное рассеяние вносят неслучайные флуктуации, т.е. упорядоченные структуры первого типа постепенно переходят в структуры второго типа, и рассеивающий объем заполняют плотные упорядоченные образования.
Обнаруженные аномальные угловые зависимости интенсивности анизотропной компоненты рассеянного света однозначно свидетельствуют о существовании в нанокомпозитах ПАМС-нано-Se0 в водно-солевых растворах направления преимущественной ориентации уже в области сильных разбавлений при концентрациях с ~ 0.02 г/дл, т.е. существенно ниже точки Дебая.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Mayer A.B.R. // Polym. Adv. Technol. 2001. V. 12. P. 96.
2. Копейкин B.B., Валуева C.B., Kunnep А.И., Калинина H.A., Силинская И.Г., Хлебосолова E.H., Шишкина Г.В., Боровикова JI.H. // Высокомолек. соед. А. 2003. Т. 45. № 6. С. 963.
3. Копейкин В.В., Панарин Е.Ф. // Докл. РАН. 2001. Т. 243. № 2. С. 497.
4. Zhang J.S., Gao X.Y., Zhang L.D., Bao Y.P. // Biofac-tors. 2001. V. 15. № 1. P. 27.
5. Stein Р. // Polymer Blends / Ed. by Paul D.R., Newman S. New York; London: Acad. Press, 1978. V. 1. Ch. 9. P. 339.
6. Каллистов О.В., Силинская ИТ. // Высокомолек. соед. А. 1992. Т. 34. № 7. С. 3.
7. Валуева С.В., Силинская И.Г., Kunnep А.И. И Журн. прикл. химии. 2002. Т. 75. № 2. С. 296.
8. Эскин В.Е. Рассеяние света растворами полимеров и свойства макромолекул. Л.: Наука, 1986.
9. Кузнецова Г.Б., Каллистов О.В., Калинина H.A., Славина З.Н., Широкова Л.Г., Карчмарчик О.С., Перепелкин К.Е. // Хим. волокна. 1984. № 4. С. 28.
10. Калинина H.A., Каллистов О.В., Кузнецов Н.П., Батракова Т.В., Ромашкова К.А., Гусинская В.А., Сидорович A.B. // Высокомолек. соед. А. 1990. Т. 32. № 4. С. 695.
11 .De Gennes P.G. Scaling Concepts in Polymer Physics. Ithaka; London: Cornell Univ. Press, 1979.
12. Копейкин В.В., Валуева С.В., Киппер А.И., Боровикова Л.Н., Филиппов А.П. // Высокомолек. соед. А. 2003. Т. 45. №4. С. 615.
13. Калинина НА., Бочек A.M., Силинская И.Г., Нудьга Л.А., Петрова В.А. // Журн. прикл. химии. 2001. Т. 74. № 9. С. 1522.
14. Силинская И.Г., Калинина H.A., Склизкова В.П., Филиппов А.П., Кудрявцев В.В. // Высокомолек. соед. А. 2003. Т. 45. № 2. С. 292.
15. Петропавловский Г.А., Каллистов О.В., Васильева Г.Г., Волкова Л.А., Наследов Д.М. // Журн. прикл. химии. 1983. Т. 56. № 3. С. 709.
Structuring in Aqueous Solutions of Anionic Polyelectrolyte Nanocomposites with Zero-Valence Selenium Nanoparticles: A Polarized Light Scattering Study
N. A. Kalinina, I. G. Silinskaya, A. I. Kipper, S. V. Valueva, V. V. Kopeikin, and A. P. Filippov
Institute of Macromolecular Compounds, Russian Academy of Sciences, Bol'shoipr. 31, St. Petersburg, 199004 Russia
Abstract—Structuring processes that occur in dilute aqueous-saline solutions of poly(2-acrylamido-2-meth-ylpropanesulfonic acid) on zero-valence selenium nanoparticles composites were studied by polarized light scattering in terms of the Debye-Stein theory. It was shown that the formation of these nanostructures in solution is accompanied by an increase in the mean polarizability of macromolecules, while their mean-square radii of gyration decrease; that is, compaction of macromolecules takes place. The existence of two types of anisotropic structures in nanocomposites, namely, with random and nonrandom orientation of optical axes, was discovered.
