Dynamika vody v blízkosti povrchů tvořených pevnými látkami a polymery (ATTIC)

Anotace

Přestože existují četné studie kapalné vody, její molekulární struktura nebyla dosud plně vyjasněna a její specifické vlastnosti nejsou dosud plně vysvětleny. Nedávné experimentální a teoretické práce ukazují, že voda na rozhraní formovaném různými syntetickými materiály má tendenci vykazovat uspořádání na velkou vzdálenost. Voda vykazuje jedinečné fyzikálně-chemické vlastnosti v blízkosti povrchu vysoce hydrofilního Nafionu, konkrétně se jedná o vyloučení rozpuštěných látek a mikročástic, zvýšenou hodnotu indexu lomu a a viskozity, absorpci na vlnové délce 270 nm a separaci nábojů v závislosti na dopadajícím elektromagnetickém záření. Uspořádané vrstvy molekul vody byly rovněž nalezeny v blízkosti biomolekul, jako jsou proteiny nebo DNA, což může souviset s dynamickými interakcemi mezi látkou a vodním médiem založenými na vodíkových můstcích nebo jiných elektrostatických interakcích. Simulační studie rovněž ukázaly, že voda v blízkosti grafenových povrchů může vytvořit rozsáhlou síť vodíkových můstků, a tudíž by voda mohla být zapojena do interakcí typu p–p mezi aromatickými jádry. Projekt ATTIC bude zaměřen na na intenzívní výzkum vodních vrstev vytvořených v blízkosti různých povrchů, a to na molekulární úrovni pomocí dielektrické, THz a Ramanovy spektroskopie. Počáteční spektroskopické studie budou zaměřeny na Nafion a další hydrofilní povrchy, poté bude následovat výzkum vody v blízkosti aromatických jader grafenu. Poslední část projektu zahrnuje spektroskopické studie vody v blízkosti ortogonálně syntetizovaných polymerů na bázi styrenu s různou funkcionalizací. Účelem bude zjistit, jakým způsobem mohou změny elektronové hustoty aromatických jader ovlivňoat dynamiku vody a vůbec samouspořádaný stav polymerů ve vodě. Projekt je zaměřen na propojení různých experimentálních a teoretických prací popisujících jedinečné vlastnosti vody a vytvoření podmínek pro vývoj inovativních technologií založených na vodě.