Hydrogen bonds in camphorsulfonic acid doped polyaniline

W. Łużny; K. Piwowarczyk

Data publikacji : 2011-09-30

Tom 56 Nr 9 (2011)

Wiązania wodorowe w polianilinie domieszkowanej kwasem kamforosulfonowym

W. Łużny K. Piwowarczyk

Abstrakt

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).

Słowa kluczowe

polianilina ; kwas kamforosulfonowy ; wiązania wodorowe polyaniline ; camphorsulfonic acid ; hydrogen bonds

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF (English)

Zasady cytowania

Łużny, W., & Piwowarczyk, K. (2011). Wiązania wodorowe w polianilinie domieszkowanej kwasem kamforosulfonowym. Polimery, 56(9), 652–656. Pobrano z https://polimery.ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/955

Bibliografia

Djurado D. et. al.: Phys. Review B 2002, 65, 1842.

2. Łużny W., Bańka E.: Macromulecules 2000, 33, 425.

3. Winokur M. J., Guo H., Kaner R. B.: Synth. Met. 2001, 119, 403.

4. Jana T., Roy S., Nandi A. K.: Synth. Met. 2003, 132, 257.

5.Foreman J. P., Monkman A. P.: Synth. Met. 2003, 135, 375.

6. Ikkala O. T. et. al.: Synth. Met. 1997, 84, 55.

7. Rizzo R. C., Jorgensen W. L.: J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4827.

8. Pigache A., Cieplak P., Dupradeau F.-Y.: "227th ACS National Meeting", Anaheim, CA, USA, March 28--April 1 2004.

9. High Performance Computational Chemistry Group, NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, Version 4.5 (2003), Pacific Northwest National Laboratory, Richland, Washington 99352, USA.

10. Ren P., Ponder J. W.: J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5933.

11. Martínez L., Andrade R., Birgin E. G., Martínez J. M.: J. Comp. Chem. 2009, 30 (13), 2157.

12. Hess B., Kutzner C., van der Spoel D., Lindahl E.: J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435.

13. Shacklette L. W.: Synth. Met. 1994, 65, 123.

14. Mills J. E., Dean P. M.: J. Comput. Aided. Mol. Des. 1996,10 (6), 607.

15. Łużny W., Śniechowski M., Laska J.: Synth. Met. 2002, 126, 27.

Google Scholar

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0