Рассеяние рентгеновских лучей макромолекулами в растворе

РАССЕЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ МАКРОМОЛЕКУЛАМИ В РАСТВОРЕ [c.281]

Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей — это метод, использующийся при определении размеров таких морфологических образований, как ламели, сферолиты, отдельные фазы и поры при изучении макромолекул в растворах (анализ размера и формы частиц) исследовании разбавленных или густых систем коллоидных частиц, набухших полимеров, деформации и отжига полимеров, разветвленных полимеров. [c.131]

Ценную информацию о структуре макромолекул дает исследование диффузного рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами в разбавленных растворах полимеров [58, 69—71] (см. стр. 281). [c.162]

Перейдем теперь к рассмотрению дифракционного рассеяния рентгеновских лучей от макромолекул-клубков в растворе [23]. Рассеяние рентгеновских лучей дает прямую информацию о раз- [c.162]

При детектировании светового потока от достаточно малого рассеивающего объема дело, обстоит совершенно иначе. Для того чтобы пояснить механизм появления флуктуаций в рассеянном свете, удобно обратиться к аналогии с рассеянием рентгеновских лучей в кристалле [9]. Если выделить в кристалле группу вполне упорядоченно расположенных частиц (атомов или молекул), они дадут в результате рассеяния монохроматических рентгеновских лучей картину дифракции, состоящую из малого числа, но достаточно интенсивных максимумов. Макромолекулы же в растворе расположены совершенно хаотически. Подобный беспорядок можно, однако, рассматривать как сочетание большого числа кристаллических решеток, различающихся как геометрической структу- рой, так и пространственной ориентацией. -В результате дифракционная картина рассеяния монохроматического света таким объектом состоит из многих беспорядочно расположенных максимумов и минимумов всевозможных размеров и интенсивности. Кроме того, макромолекулы в растворе свободны и диффундируют, участвуя в броуновском движении. Вследствие этого обусловленная ими дифракционная картина флуктуирует во времени. При достаточной интенсивности рассеянного света один из таких флуктуирующих максимумов можно наблюдать глазом на находящемся поблизости экране. Если приемник рассеянного света (фотоэлектронный умножитель, ФЭУ) имеет площадь фотокатода порядка размеров одного дифракционного максимума, он будет фиксировать флуктуации светового потока во времени (смену максимума минимумом), отражающие процесс диффузии макромолекул. Временной фактор таких флуктуаций будет иметь порядок времени диффузии макромолекулы на расстояние, сопоставимое с длиной световой волны. Однако надежное определение интервала времени корреляции флуктуаций интенсивности светового потока становится возможным, только благодаря детектированию (счету) отдельных фотонов. [c.56]

Диффузное рассеяние рентгеновских лучей растворами макромолекул дает прямую информацию о распределении рассеивающих объектов. Диффузное рассеяние есть суммарное рассеяние на беспорядочно расположенных отдельных макромолекулах, тем самым в нем усредняются интенсивности рассеянного света по всевозможным ориентациям макромолекулы. Чем больше углы рассеяния, тем меньше размеры деталей структуры, на которых происходит дифракция рентгеновских лучей. Под малыми углями рассеянии изучается общее строение макромолекул в растворе, а под средними и больпшыи — особенности их внутреннего строения. [c.136]

Исследование рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами дает результаты, хорошо согласующиеся с двуспиральной структурой ДНК [40]. Растворы нативной ДНК очень вязки. Однако это не означает, что вся макромолекула ДНК является жестким стержнем. Данные, полученные методами рассеяния света, седиментации, вискозиметрии, динамического двойного лучепреломления, показывают, что двойная опираль нативной ДНК свернута в рыхлый клубок [41]. Характеристическая вязкость [т]] ДНК пропорциональна примерно первой степени молекулярного веса М, что отвечает рыхлому клубку. Зависимость [т]] от М имеет вид (в 0,15 М Na ) [42] [c.496]

Таким образом, блок-сополимеры (и привитые сополимеры), особенно те, которые содержат длинные последовательности идентичных звеньев, напоминают месь гомополимеров с тем, однако, от-личием7 Тто "блсз ки, будучи соединены между собой прочной химической связью, не могут быть разделены в отличие от гомополимеров, которые обычно термодинамически несовместимы (см. с. 516). Все же блоки достаточной длины ведут себя в известной степени независимо, и при действии на блок- и привитые сополимеры селективных растворителей, растворяющих только блоки одного типа, происходит своего рода внутримолекулярное осаждение нерастворимых блоков. В результате дальнейшей агрегации макромолекул наступает микрорасслоение (в отличие от макрорасслоения, характерного для смеси гомополимеров) с возникновением микрофаз, образуется система, в которой свернутый нерастворимый блок полностью окружен оболочкой из развернутого сольватированного блока — молекулярная мицелла (см. рис. 158, д), и получается мицеллярный раствор. С возрастанием концентрации полимера все больше появляется межмолекулярных контактов между нерастворимыми блоками, которые в совокупности дают лиофобное ядро, окруженное лиофильными блоками, т. е. возникают мицеллы, напоминающие мицеллы мыла в водной среде. Эти представления согласуются с результатами, полученными методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами (см. 430) и рядом других методов. [c.266]

Рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами [25]. Рентгенографическим методом доказано наличие ближнего порядка для жидких металлов и их сплавов, для жидкостей с водородными связями и для жидких парафинов. Рентгеноструктурные исследования растворов полимеров проводят при очень малых углах. Основы метода были разработаны Дебаем, впоследствии метод был усовершенствован Кратким. На основании данных по угловой зависимости интенсивности рассеяния рентгеновских лучей определяют радиус инерции макромолекул. Этот метод был применен Чу [26] для изучения критической опалесценции растворов полимеров. Рентгеноструктурные исследования концентрированных растворов полимеров весьма ограничены. Одной из немногих работ является работа Берри [27], который с помощью метода рассеяния рентгеновских лучей показал наличие ближнего порядка в концентрированных растворах жесткоцепного ароматического поли- [c.440]

В зависимости от соотношения стирола и бутадиена в макромолекуле требование сохранения блоками конформации статистических клубков приводит к разцой форме доменов. Известна форма сферических частиц (типичная для блок-сополимера с 30% стирола), цилиндров, отмечено также возникновение слоистых структур. Если пленка блок-сополимера получается из раствора, то вследствие медленного увеличения вязкости в процессе выпаривания растворителя создаются достаточно равновесные условия для формирования структуры. При этом домены полистирола располагаются идеально равномерно в пространстве, образуя регулярную структуру. Такая структура обеспечивает рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами так, как это происходит обычно в системах с дальним порядком в расположении частиц. Размеры сферических доменов в блок-сополимерах, рассчитанные из рентгенограмм, а также по данным электронно-микроскопических исследований, составляют 100—200 А [c.274]

Теория малоутловой дифракции исходит из представлений, близких к применяемым в теории рассеяния света растворами макромолекул (с. 82). Теория позволяет связать наблюдаемую под теми или иными углами интенсивность рассеяния, т. е. его индикатрису с расстояниями между рассеивающими частицами. Для определения формы макромолекулы приходится задаться некоторыми о ней предположениями — представить макромолекулу в виде шара, эллипсоида или вытянутого цилиндра. Для таких, а также для других простых тел вычисляется индикатриса рассеяния как функция геометрических параметров макромолекулы. Так, для шара определяется электронный радиус инерции (электронный, так как рентгеновские лучи рассеиваются электронами). Для миоглобина этот радиус оказался равным 1,6 нм, что хорошо согласуется с размерами, определенными методом рентгеноструктурного анализа кристаллического миоглобина. Если рассеивающая система вытянута, то определяется электронный радиус инерции ее поперечного сечения. По индикатрисам рассеяния определены размеры, форма и молекулярные массы ряда биополимеров. Так, лизоцим представляется эквивалентным эллипсоидом вращения с размерами 2,8 X 2,8 X 5,0 нм . Более детальная информация о форме однородных частиц получается из анализа кривых рассеяния под большими углами (от [c.136]

Релаксационные и реодинамические свойства растворов полимеров вначале изучали в основном с помощью реологических, реоопти-ческих, электрооптических, диэлектрических и акустических методов (работы Куна, Ферри, Зимма, Петерлина, Цветкова, Фрисман, И. Михайлова, Г. Михайлова, Виноградова, Тагер и многих других авторов). Применение в дальнейшем методов динамического рассеяния (света, нейтронов и рентгеновских лучей), ЯМР, меточных методов (поляризованной люминесценции, ЭПР, явления Мессбауэра и др.) еще более расширило сведения о релаксационном поведении макромолекул в растворе. [c.7]

Если те же клубкообразные макромолекулы в растворе исследовать методом рассеяния рентгеновых лучей, то в этом случае Гр,Д 1 и изменение интенсивности наблюдают в области 0<1 (малоугловое рентгеновское рассеяние см., например, [44]). [c.41]

Если не удается приготовить подходящий кристалл или волокно, то полезную информацию о структуре макромолекулы все же можно получить, измеряя рентгеновское рассеяние от разбавленного раствора. Картина взаимодействия рентгеновских лучей с объектом описывается с помощью той же геометрии (вц и 8), что использовалась в гл. 13, однако теперь исследуемые молекулы составляют лищь малую долю объекта. Поэтому фактически необходимо измерять лищь долю рассеяния от системы макромолекула — растворитель, которая является добавочной к рассеянию от чистого растворителя. Это приводит к осложнениям, на которых мы остановимся позже, когда будут обсуждаться проблемы контраста при рассеянии нейтронов. [c.421]