Modification as a Method of Regulation of Energy Characteristics and Functionalization of Solid Surfaces

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The surfaces of solids (gold, silver, polymers) were modified with adsorption layers of various compounds. Optimal modification conditions were determined using methods of contact angle measuring and quartz crystal microbalance. The degree of filling of surfaces with the adsorption layer was calculated and the data obtained were compared with the results of direct measurements of adsorption. The surface energy of the modifying layers was determined and the potential applications of modified solids as functional materials are demonstrated.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. G. Bogdanova

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: yulibogd@yandex.ru
Russian Federation, Москва

V. D. Dolzhikova

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: yulibogd@yandex.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир. 1979.
  2. Бойнович Л.Б., Емельяненко А.М. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение // Успехи химии. 2008. Т. 77. № 7. С. 619–688.
  3. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука. 1978. Т. 1.
  4. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Учебник. 5-е изд. М.: Высшая школа. 2007.
  5. Ulman A. Formation and structure of self-assembled monolayers // Chem. Rev. 1996. V. 96. № 4. Р. 1533–1554. https://doi.org/10.1021/cr9502357
  6. Химия привитых поверхностных соединений / под ред. Лисичкина Г.В. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003.
  7. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия. 1976.
  8. Genzer J., Efimenko K. Recent developments in superhydrophobic surfaces and their relevance to marine fouling: a review // Biofouling. 2006. V. 22. № 5. Р. 339–360. https://doi.org/10.1080/08927010600980223
  9. Крехова М.Г., Сумм Б.Д., Должикова В.Д. Строение адсорбционных слоев мицеллобразующих поверхностно-активных веществ на границе водный раствор-полимер // Коллоид. журн. 1988. № 1. 665–671.
  10. Измайлова В.Н., Ямпольская Г.П., Сумм Б.Д. Поверхностные явления в дисперсных системах. М.: Химия. 1988.
  11. Холмберг К., Йенссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. М.: БИНОМ. 2007.
  12. Мусабеков К.Б., Жубанов Б.А., Измайлова В.Н., Сумм Б.Д. Межфазные слои полиэлектролитов. А.-А.: Наука, 1987.
  13. Сергеева И.П., Соболев В.Д., Сафронова Е.А. Адсорбционные слои катионного полиэлектролита на гидрофильной и гидрофобной поверхностях // Коллоид. журн. 2013. Т. 75. № 2. С. 224–229.
  14. Vojtechovska J., Kvitek L. Surface energy – effects of physical and chemical surface properties // Acta Univ. Palacky. Olomouc. Chemica 44. 2005. P. 25–49.
  15. Sauerbrey G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wagung dunner Schichten und zur Mikrowagung // Z. Physik. 1959. V. 155. № 2. P. 206–222. https://doi.org/10.1007/bf01337937
  16. Богданова Ю.Г., Должикова В.Д., Бадун Г.А., Сумм Б.Д. Смачивающее действие водных растворов бинарных смесей катионного и неионогенного поверхностно-активных веществ // Изв. АН. Сер.хим. 2003. Т. 52. № 11. С. 2226–2232.
  17. Xiangguo T., Jicui D., Jing S. Effects of different kinds of surfactants on Nafion membranes for all vanadium redox flow battery // J. of Solid State Electrochem. 2014. V. 19. № 4. Р. 1091–1101. https://doi.org/10.1007/s10008-014-2713-7
  18. Fowkes F. M. Calculation of work of adhesion by pair potential summation // J. of Colloid Int. Sci. 1968. V. 28. № (3–4). Р.493–505. https://doi.org /10.1016/0021-9797(68)90082-9
  19. Carre A. Polar interactions at liquid/polymer interfaces // J. Adhesion Sci. Technol. 2007. V. 21. № 10. P. 961–981. https://doi.org/10.1163/156856107781393875
  20. Beloglazkina E. K., Kuznetsova O. Y., Majouga A. G., Moiseeva A. A., Zyk N. V. Copper(II) complex with (4Z,4Z’)-1,1’-[disulfanediylbis(ethane-2,1-diyl)]-bis[2-methylthio-4-(pyridin-2-ylmethylidene)-1H-imidazol-5(4H)-one] onto a gold electrode surface – a catalyst of electrochemical reduction of nitrite in water solution // Mend. Com. 2014. V. 24. № 1. P. 37–39. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2013.12.012
  21. Morales Vásquez M. A., Suárez S. A., Doctorovich F. Gold and silver anchored cobalt porphyrins used for catalytic water splitting // Mat. Chem. Phys. 2015. № 159. P. 159–166. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.03.065
  22. Ali M. H., Kirby D. J., Mohammed A. R., Perrie Y. Solubilisation of drugs within liposomal bilayers: alternatives to cholesterol as a membrane stabilising agent // J. of Pharm. and Pharm. 2010. V. 62. № 11. P. 1646–1655. https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.2010.01090.x
  23. Deneshpour A., Griffinh M., Collighan R., Perrie Y. Targeted delivery of a novel group of site-directed transglutaminase inhibitors to the liver using liposomes: a new approach for the potential treatment of liver fibrosis // J. Drug Target. 2011. V. 8. P. 624–631. https://doi.org/10.3109/1061186X.2010.531731
  24. Задымова Н.М., Должикова В.Д., Харлов А.Е. Адсорбция липофильного лекарственного вещества фелодипина на различных межфазных границах // Коллоид. журн. 2020. Т. 82. № 4. С. 423–431
  25. Abboud E. C., Settle J. C., Legare T. B., Marcet J. E., Barillo D. J., Sanchez J. E. Silver-based dressings for the reduction of surgical site infection: Review of current experience and recommendation for future studies // Burns. 2014. V. 40. P. 30–39. https://doi.org/10.1016/j.burns.2014.09.011
  26. Bain C. D., Troughton E. B., Tao Y. T., Evall J., Whitesides G. M., Nuzzo R. G. Formation of monolayer films by the spontaneous assembly of organic thiols from solution onto gold // J A C S. 1989. V. 111. № 1. Р. 321–335. https://doi.org/10.1021/ja00183a049
  27. Wang H., Chen S., Li L., Jiang, S. Improved method for the preparation of carboxylic acid and amine terminated self-assembled monolayers of alkanethiolates // Langmuir. 2005. V. 2. № 7. P. 2633–2636. https://doi.org/10.1021/la046810w
  28. Wojciechowski K. F. Surface energy of metals: theory and experiment // Surf. Sci. 1999. V. 437. № 3. P. 285–288. https://doi.org/10.1016/s0039-6028(99)00741-4
  29. Kudrinskiy A., Zherebin P., Gusev A., Shapoval O., Pyee J., Lisichkin G., Krutyakov Y. New relevant descriptor of linear qnar models for toxicity assessment of silver nanoparticles // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 8. 1459. https://doi.org/10.3390/nano10081459
  30. Крутяков Ю.А., Симонов П.Г., Хаперский Ю.А., Виолин Б.В., Федотов С.В. Эффективность нового антибактериального препарата Аргумистин при хроническом эндометрите коров // Ветеринария. 2015. № 10. С. 42–45.
  31. Garza-Navarro M., Torres-Castro A., González V., Ortiz U., De la Rosa E. Magnetite and magnetite/silver core/shell nanoparticles with diluted magnet-like behavior // J. of Solid State Chem. 2010. V. 183. № 1. Р. 99–104. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2009.10.019
  32. Rudakovskaya P.G., Beloglazkina E.K., Majouga A.G., Zyk N.V. Synthesis and characterization of terpyridine-type ligand-protected gold-coated Fe3O4 nanoparticles // Mend. Com. 2010. V. 20. № 3. P. 158–160. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2010.05.012
  33. Ямпольская Г.П., Должикова В.Д. Модифицирование поверхности полистирола комплексом бычий сывороточный альбумин–Твин-80 и прогнозирование биосовместимости // Вестн. Mоск. ун-та. Сер. 2. Химия. 2007. Т. 48. № 1. C. 33–37.
  34. Ruckenstein E., Gourisfnkar S.V. Preparation and characterization of thin film surface coatings for biological environments // Biomaterials. 1986. V. 7. № 6. Р. 403–422. https://doi.org/10.1016/0142-9612(86)90028-1
  35. Ruckenstein E., Lee S.H. Estimation of the equilibrium surface free energy components of restructuring solid surfaces // J. Coll. Int. Sci. 1987. V. 120. № 1. Р. 153–161. https://doi.org/10.1016/0021-9797(87)90334-1
  36. Захарова Ю.А., Сергеев В.Г. Модификация мембран Нафион поликатионом в присутствии низших алифатических спиртов и соли // Мембр. и мембр. техн. 2023. Т. 13. № 3. С. 194–204.
  37. Алентьев А.Ю., Волков А.В., Воротынцев И.В., Максимов А.Л., Ярославцев А.Б. Мембранные технологии для декарбонизации // Мембр. и мембр. техн. 2021. Т. 11. № 5. С. 283–303.
  38. Грибов Е.Н., Кривобоков И.М., Пархомчук Е.В., Окунев А.Г., Спото Дж., Пармон В.Н. Транспортные свойства нафионовых мембран, модифицированных ионами тетрапропиламмония, в приложении к топливным элементам прямого окисления метанола // Электрохимия. 2000. Т. 45. № 2. С. 211–220.
  39. Zakharova J. A., Zansokhova M. F., Karpushkin E. A., Sergeyev V. G. Significant improving H+/VO2+ permselectivity of Nafion membrane by modification with PDDA in aqueous isopropanol // Mend. Commun. 2021. V. 31. № 6. P. 839–841. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.11.023
  40. Иванчев С.С. Фторированные протонопроводящие мембраны типа Нафион – прошлое и настоящее // ЖПХ. 2008. Т. 81. № 4. С. 529–545

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Table 1_Fig. 1

Download (37KB)
Indexing metadata
3. Table 1_Fig. 2

Download (25KB)
Indexing metadata
4. Table 1_Fig. 3

Download (30KB)
Indexing metadata
5. Fig. 1. Self-organisation kinetics of COM L1 on the gold surface

Download (74KB)
Indexing metadata
6. Fig. 2. Kinetics of complexation of COM L1 with Co (II) ions

Download (68KB)
Indexing metadata
7. Fig. 3. Kinetics of L2 adsorption on the silver surface

Download (52KB)
Indexing metadata
8. Fig. 4. Scheme of self-organisation of L2 adsorption layers on the silver surface

Download (105KB)
Indexing metadata
9. Fig. 5. Adsorption isotherm of PDADMAH on polystyrene surface before (1) and after (2) washing in water

Download (57KB)
Indexing metadata
10. Fig. 6. Kinetics of water (1) and PDADMAH (2) sorption by NF film

Download (53KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences