Электрооптика и магнитооптика дисперсных систем тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.Л.ЖДАНОВА

На правах рукописи

СПАРТАКОВ Анатолий Андреевич

УДК 541.182.65

ЭЛЕКТРООПТИКА И МАГНИТООПТИКА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Специальность 01.04.14 - теплофизика и

молекулярная физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ленинград 1988

Работа выполнена на кафедре общей физики I физического факультета Ленинградского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета им.А.Л.Жданова

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор В.П.Будтов,

доктор физико-математических наук, профессор С.Я.Френкель,

доктор физико-математических наук, профессор Э.В.Фрисман

Ведущая организация - Институт коллоидной химии и химии воды имени А.В.Думанского АН УССР (г.Киев).

Защита диссертации состоится " 1а " ии&Л_ 1989 г,

в /' £. ££ час. на заседании специализированного совета Д.063.57.32 По защите диссертаций На соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Ленинградском государственном университете по адресу! 199034, Ленинград, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛГУ.

Автореферат разослан " II " 198^) г.

Ученый секретарь специализированного совета

В.А,Соловьев

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность теш. То, что дисперсные систем (коллоиды, суспензии и т.п.) являют собой "мир обойденных вел1Лся"(Во. Оствальд), т.е. скрывают в себе специфические и важные свойства и явления, отличающие эти системы от "мира атомов и молекул" и "¡.пгра макроскопических тел" - было осознало на рубеже XIX и XX веков. Особо актуальными стали эти свойства и явления после громадных успехов биохимии клетки и ряда тонких промышленных технологий. Несмотря на то, что теперь, к коииу XX века, можно говорить ухе о \iirpe опознанных величин" (5.0вчарен-ко) в этом'ыире" до последнего времени еще оставались неопознанными некоторые фундаментальные свойства. Если заряд коллоидных частиц, обуславливающий,среди прочего, поступательное движение в электрическом поле (электрофорез), был открыт без малого два века тому назад, то гигантский постоянный дипольный момент коллоидных частиц, обуславливающий, среди прочего, вращательный электрофорез, был открыт с участием автора липь несколько десятков лет тому назад. Поскольку гигантский электрический диполь создает в ¡мушости сильное нецентральное поле (дополнительное к кулоновскоыу поло заряда) все явления взаимодействия коллсидных частиц (з биологии, технологии и т.д.) долхны рассматриваться с учетом этих дипольшх полей. Актуальность этого факта не нуздается в обосновании.

Другим, ныне "опознанным", фундаментальным свойством коллоидов является обнаруженный Haj.ni у частиц ряда ароматических веществ (диэлектриков и диамагнетиков) постоянный магнетизн, названный аромагнетизмом. Само существование неспиновой постоянной намагниченности является фактом совершенно неожиданным и необычным. Представляется, что уже по одной этой причине исследование аромагнеткзма является актуальны!*.

Цельо работы является, во-первых, разработка и реальное воплощение новых методов исследования электрических и магнитных свойств коллоидных частиц. При этом была принята следующая стратегия работы: ке жалеть никаких усилий для создания сколь угодно трудоемкой и сложной методики, если она способна соэ-

дать максимально простые и ясные физические условия опытов и позволит интерпретировать экспериментальные результаты однозначно, количественно и совершенно достоверно. При этом мы ставили своей задачей использовать несколько независимых методов для доказательства иочерпываоцей достоверности получаемых результатов.

Во-вторых, целью работы было нахождение таких электрических и магнитных особенностей коллоидных частиц, которые бы в относительно малой степени зависели от химизма коллоидной системы. Иными словами - развить коллоидную электро- и магнитооптику, как главу колловдной физики, а не коллоидной химии. Для этого опыты были проведены с весьма большим количеством разнообразных коллоидных частиц в большом наборе дисперсионных сред.

В третьих, мы ставили своей целью обосновать полученные (в электрооптике) результаты теоретическим (машнно-вычисли-тельным) образом, для чего использовался метод Монте-Карло на моделях коллоидных частиц покрытых реалистическими молекулами вода (модель БТ - 2 , Стиллиндкера).

Научная новизна. Содержащиеся в диссертации доказательства существования (наряду с электрическим зарядом) громадного постоянного электрического дипольного момента коллоидных частиц в полярных средах (и, прежде всего, в воде), его.универсальности, величины и направления, являются в научном отношении совершенно новым; это, в частности, подтверждается как научное открытие государственной регистрацией этих исследований (1988 год).

Открытый нами новый вид магнетизма - аромагнетизм, т.е. неспиновая постоянная намагниченность коллоедных частиц ряда ароматических веществ - явление, отличающееся на только научной новизной, но и неожиданностью результата, и нетривиальности) теоретической интерпретации, на которую можно надеяться в будущем.

Сформулируем основные результаты в веде следующих положений, которые выносятся на защиту:

1. Разработан ряд методов электро- и магнитооптики коллоидов, создан комплекс оригинальной аппаратуры для исследования электрических и магнитных свойств коллоидных частиц.

2. Наряду с методами, чувствительными только к анизотропии электрической поляризуемости частицы, впервые созданы методы, чувствительные только к ее постоянному электрическому ди-польному моменту. В рамках единого опыта стало возможным изучать и измерять эти величины по-отдельности.

3. Дан ряд независимых экспериментальных доказательств существования фундаментального свойства коллоидных частиц - их гигантского постоянного ьлектрического диполя, объясняемого односторонней ориентацией полярных молекул на поверхности частицы. Исследованы коллоидные суспензии свьпде 100 различных веществ

(в том числе ряд бактерий, бактериофаг) в более чем 30 дисперсионных средах.

4. Установлена поверхностная природа электрического диполя и его продольность. Показана универсальность явления образования диполя и определена его удельная величина. Доказано, что удельный диполь не зависит от природы частицы, а определяется только природой полярного растворителя. Доказано, что у частиц в неполярной дисперсионной среде диполь отсутствует.

5. Численным экспериментом на ЭВМ (методом Монте-Карло) для ряда моделей частиц, покрытых реалистическими моделями молекул воды (модель Стиллгащкера) доказано образование гигантских диполей, как у выпуклых частиц, так и у пор в мембранах ("обратных" частиц).

6. Открыт новый вид магнетизма, названный аромагнетизмом: частички ряда ароматических веществ, являющихся диэлектриками и анизотропны;.™ диамагнетиками, обладают постоянным магнитным моментом, направленным перпендикулярно к оси наибольшей диамагнитной восприимчивости. Существование аромагнитного момента доказано несколькими независимыми экспериментальными методами.

7. Доказана объемная природа аромагнитного момента; его удельная величина имеет одинаковый порядок для всех аромагнит-нкх веществ. Высказано предположение, что объяснение природа открытого явления аромагнетизма лежит на уровне квантовой

электродинамики.

Практическая значимость. Результаты открытия электрического и магнитного диполя имеют несомшннос значение для коллоидной и биологической химии, в особенности в тех аспектах,когда наряду с центральными силами взаимодействия между частицами необходимо учитывать ориентациош-ше силы, связанные с диполь-ными полями частиц и их взаимодействиями с диполям« частиц.

Чрезвычайно существенна универсальность открытого электрического диполя и достаточная распространенность магнитного диполя. Следует считать, что открытые явления в ряде случаев приведут к поправкам в теории устойчивости коллоидных систем.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены: на 1У Всесоюзной конференции по колловдной химии (Тбилиси, 1958г.), на Ш,1У,У1 и WI Всесоюзных конференциях по поверхностным силам (Москва, 1966г., 1969г., 1976г., 1980г.), на Всесоюзном семинаре по теме "Состояние и роль воды в живом организме" (Ленинград, 1967г.), на Международном биофизическом конгресса(Австрия, Вена, 1966г.),на Всесоюзной конференции по физике жидкого состояния вещестьа (Самарканд, 1974г.), на Все-совзном симпозиуме по поверхностным явлениям в жидкостях и жидких растворах (Ленинград, 1971г.), на Всесоюзных совещаниях "Свойства жидкостей в малых объемах" (Киев, 1962г., 1986г., 1988г.), на Всесоюзном семинаре по теории поверхностных явлений (Ленинград, 1978г.); на научных семинарах: в йизико-техни-ческом институте им.Иоффе АН СССР (Ленинград), в НИИ Физики ЛГУ (Ленинград), в ФИАНе им.Лебедева (Москва), в Институте физических проблем им.С.И.Вавилова АН СССР (Москва), в институте Электрохимии им.Фрумкина АН СССР (Москва) и в других организациях.

Структура диссертации. Диссертация состоит из двух разделов. В первом разделе ("Электрооптика дисперсных систем") -три части, включавщие восемь глав. Во втором разделе ("Магнитооптика дисперсных систем") - две части и четыре главы. В конце каждой части и каждого раздела приведены выводы. Список литературы содержит 207 наименований. Общцй объем диссертации 342 страницы, включая 102 рисунка и 15 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНКЕ РАБОТУ

Диссертационная работа строится вокруг двух новых фундаментальных явлений коллоидной физики достоверно исследованных автором представляемой работы: образования гигантского электрического дипольного момента у любых дисперсных частиц в полярной среде и возникновения нового вида беэспинового постоянного магнетизма - аромагнетизма, обнаруженного у частиц целого ряда ароматических веществ.

Раздел I. Электрооптика

Первый раздел дает всестороннее представление о разнообразных методах и результатах исследований фундаментального свойства диспергированных частиц - их постоянного электрического дипольного момента.

Часть 1(главы 1-4) посвящена методике исследования электрооптических явлений в электрических полях прямоугольных ил-пульсов первого и второго рода и в скрещенных электрических полях. Здесь же дается краткий обзор работ по электро- и магнитооптике коллоидов.

Впервые об изучении электрооптического явления в коллоидах сообщено в 1915 году в работах Диссельхорста, Фрейндлиха и Леонхарта / I /. Систематические исследования электрооптических явлений в коллоидах начались только в конце 40-х годов после опубликования работ: Толстого и Феофилова / 2 / в 1949 году, Толстого / 3 / в 1950 году, в которых описывались опыты, приведшие к довольно неожиданным результатам, послужившие то.гс:см для заметного обострения интереса различных исследователе;:, как в нашей стране, так и за рубежом, к электрооптическим (а впоследствии и к магнитооптическим) явлениям в дисперсных системах.

Схема электрооптического опыта, предложенного в работах / 2,3 /, положена в основу электрооптических и магнитооптических методов, созданных для исследования дисперсных систем и подробно описанных в диссертации. В этой схеме линейно поляризованный свет проходит через кювету с плоскопараллельными

е

электродами, наполненную коллоидным раствором и попадает на фотоэлемент или ФЭУ,сигналы с которого регистрируются на экране осциллографа. Электрическое поле, приложенное к коллоиду делает его оптически анизотропным. В основе всех методов, описанных в диссертации лежит исследование наведенной таким образом оптической анизотропии. В подавляющем большинстве описанных ранее в научной литературе опытов по электрооптическим явлениям в коллоидах измерялось двойное лучепреломление. Наши опыты приводят к совершенно иному выводу: основным наиболее резко выраженным видом электрооптической анизотропии во всех исследованных дисперсиях является дихроизм. (Все сказанное здесь в такой же степени справедливо и для магнитооптических явлений в дисперсиях.) Двойное лучепреломление, изучав юцееся большинством исследователей, есть, в общем, слабое побочное явление. Сказанное, во всяком случае, справедливо для коллоидов с частицами не слишком малыми по сравнению с длиной волны света.

Метод _П|-поля. При наложении на электроды поля электрических прямоугольных импульсов первого рода - П^ (поле импульсов постоянно по величине, но периодически и мгновенно изменяет свой знак) наблюдается периодическая модуляция света с периодом равным половине периода поля Кривая модуляции света отражает процесс изменения ориентации коллоидных частиц. В электрическом поле все факторы нелолярной ориентации могут вызвать только стационарную ориентацию и не могут обусловить модуляции света, связанной с изменением ориентации. Модуляционные волны, наблюдаемые в П^-поле, показывают, что знак вращательного момента, испытываемого частицей, изменяется вместе со знаком поля. Начинающаяся немедленно после смены знака поля переориентация частицы может быть обусловлена только существованием у частицы постоянного дипольного момента» Таким образом самый факт модуляции света коллоидным раствором в поле П^ служит однозначным прямим доказательством наличия у частиц постоянного диполя. Отсвда понятны громадные преимущества использования поля специального вида вместо обычных синусовдальных полей, использовавшихся ранее. Модуляция света в синусоидальном

поле ничего бы не доказывала, она всегда могла бы быть приписана тепловой дезориентации частиц в периоды ослабления поля.

В П^-поле исследовано свыше 100 коллоидов с различными дисперсными фазами и дисперсионными средами, в том числе ряд бактерий, бактериофаг и аэрозоль. Во всех случаях, когда среда была полярна, наблюдались модуляционные волны, т.е. частицы обладали постоянным диполем. Если дисперсионная среда неполярна (например, С&Н6 , СС?4 ), то кривые модуляции в поле П-им-пульсов первого рода отсутствуют. Иными слова)«!, жесткий ди-польный момент коллседной частицы возникает только в том случае, когда поверхность коллоидной частицы покрыта такими молекулами дисперсионной среды, которые сами обладают жестким ди-польным моментом. Это сразу заставляет сделать важнейшее заг-ключение о поверхностной природе жесткого дипольного момента самой коллоидной частицы: мы считаем его вызванным спонтанной униполярной ориентацией полярных молекул среды (например, воды, спирта и т .п.), находящихся на поверхности коллоидной частицы. При этом, естественно, необходимо считать, что молекулы располагаются на поверхности частииу таким образом, что их жесткий дипольный момент тлеет составляющую, тангенциальную к поверхности частицы. Спонтанный наклон молекулярных диполей в одну сторону связан, очевидно, с тем, что молекулярные диполи взаимодействуют не только с поверхностью частицы, но и (что самое главное) друг с другом. Совокупность согласованно ориентированных дипольных молекул можно уподобить некоему поверхностному сегнетоэлектрическому домену.

Добавление в неполярную дисперсионную среду (например, в бензол) резко полярных молекул (например, нитробензола), вызывает появление ранее отсутствовавших кривых модуляции в поле импульсов , т.е. в условиях, когда модуляция монет быть обусловлена лишь переориентацией частиц, обладающих жестким дипольным моментом. Эти полярные молекулы располагаются на поверхности частицы, образуя электрический домен.

Изложенные выше представления и факты приводят к важнейшему выводу о том,, что наличие жесткого дипольного момента

частиц И модуляции света в поле импульсов являются не специфическими свойствами каких-то специальных "удачных" коллоидных частиц, а универсальными свойствами всех колловдных частиц (по крайней мере, несферических), если они находятся в полярной дисперсионной среде.

Опыт показывает, что каждый коллоидный раствор имеет характерные кривые модуляции света, отражающие электрические, оптические и геометрические свойства коллоидных частиц. Эти кривые могут быть в целом разбиты на четыре основных качест-веншх типа, наблюдаеьых на опыте. Модуляционные кривые могут бить простыми и сложными; простыми - когда в плоскополяризо-ванном свете за один полупериод П|-поля наблюдается один максимум или один минимум, сложными - когда наблюдается два (в редких случаях три) экстремума. Число экстремумов отвечает числу групп частиц, обладающих резко различными оптическими свойствами, что в свою очередь связано с различием в размерах и форме частиц. Сложные модуляционные кривые позволяют наиболее информативно и наглядно проследить роль различных факторов (длины волны света, частоты и напряженности Н|-поля, концентрации частиц, химических добавок) воздействующих на коллоид и перераспределяющих экстремумы на сложной модуляционной кривой.

Метод П^-поля. (Поле электрических прямоугольных импульсов постоянно по величине в течение времени , затем, в течение времени \.а оно равно нулю, потом поле снова постоянно по величине, но имеет обратный знак в течение "Ь- и т.д..) При наложении поля По на коллоид во время действия импульса ( или 1: _ ) частицы ориентируются полем, во время перерыва между импульсами ( ^) ориентация релаксирует. Интенсивность поляризованного света, проходящего сквозь коллоид в период "Ь0 либо спадает, либо возрастает пропорционально ъ-Ук А сгУс

6 /тг или 1-С , соответственно, в зависимости от знака электрооптического эффекта в данном коллоиде. П^-поле в сочетании с методом тауметра / 4 / позволяет определять средние размеры частиц по их коэффициентам вращательной диффузии I) . Последние определяются по времени дезориентации "V

после практически мгновенного спадания до нуля rig-пол я. Измерение t непосредственно в исследуемом коллоиде занимет несколько секунд, поэтому в ряде случаев этот метод несравненно более оперативен, чем, скажем, электронномикроскопический анализ размеров частиц, но, разумеется, дает гораздо более усредненную информацию по сравнению с ЭМ.

Метод сведенного поля_(МСП)л В методе Ilj-поля электрооптический эффект (модуляция света) возникает только при наличии постоянного диполя частицы fX , однако кинетика переориентации коллоидных частиц, вообще говоря, зависит от наличия у частиц анизотропии электричзской поляризуемости . В методе МСП ориентация частиц осуществляется только за счет воздействия на ¡Л. частиц (или молекул), если к исследуемой среде прикладываются-два знакопеременных взаимноперпендикулярных поля

Е", = Е0,Sin tot и Е2= const. . Поляризованный свет проходит перпендикулярно к ?t и £?а и вращакций момент М Вр, приложенный к частице (или молекуле)

М6priЕ2&sin - 2(Ео. * sin2(f -d)* B2 fA.Sinp (1}

где Ji - угол между осыо^наиболыпей поляризуемости и е"2 ;

р - угол между jt и Е2 . Усреднение по времени за период дает

Т ч

SinJsiiAotit - EJTJ = 0 (2)

о

при Б0| - Ei'/J ; иными словами, если элективная налряжен-ность переменного поля Е( равна Ej , тогда частица (или молекула) стремиться ориентироваться вдоль Б2 только за счет постоянного дипольного момента, а если его нет, то нет ни ориентации, ни оптического эффекта. Если одно из скрещиваемых полей - поле низкочастотных импульсов (а другое - высокочастотное), то переориентация частиц будет происходить только за счет взаимодействия такого скрещенного поля с р. ; получим модуляцисн-

ные волны, вобщем, такого же характера, как при наложении одного линейного поля П^-импульсов. Поскольку в последнем случае происходит воздействие как на , так и на а, то отличие или тождественность модуляционных волн позволяют сразу судить о роли фактора д^ в кинетике переориентации частиц. В опыте были обнаружены частицы того и другого рода: у частиц с малым модуляционные волны совпадали, у частиц с заметны-

ми ь.'р - нет.

Часть 2 (главы 1-3) посвящена исследованию электрооптических явлений в коллоидах во вращающихся злектрических полях»

Обнаружение постоянного дилольного момента дисперсных частиц имеет фундаментальное значение для физико-химии коллоидной науки. Однако, неоспоримое доказательство существования постоянного дилольного момента и всестороннее его изучение оказалось методически очень сложной задачей. Решающим обстоятельством при решении этой задачи ярилось создание новых методов и разработка методических приемов, позволяющих всесторонне исследовать вопрос о природе постоянного диполя, его величине, расположения оси диполя относительно частицы, влиянии дисперсионной среды на величину диполя. Ответы на ати и ряд других вопросов были получены в последовательно развиваемом методе вращазсщихся электрических полей, описание которого (вместе с экспериментальными результатами) и составляет содержание глав второй части.

Несмотря на достаточно сложную техническую реализацию метода, он позволяет создавать максимально простые условия в которых исследуется коллоидная система. Действительно, в системе координат, вращающейся вместе с полем, кинетика коллоидных частиц квазистационарна - частицы испытывают независящий от времени момент вращения, действующий на частицу со стороны электрического поля и, равный ему, но противоположный по знаку, момент силы трения, также не зависящий от времени. Кинетика тарного движения частиц (в лабораторной системе координат) оказывается гораздо более простой, чем в электрическом поле прямоугольных импульсов. Это позволяет надеяться на простое теоретическое рассмотрение поведения частиц во вращающихся полях.

В этих методах пучок света от источника проходит через поляризатор, установленный на лимбе, затем через кювету, в которой создается вращающееся электрическое поле (пучок фокусируется в центр кюветы) и, наконец, попадает на фотоэлемент. Плоскость, в которой вектор напряженности электрического поля Е (постоянного по величине) вращается с угловой скоростью

со , перпендикулярна оси светового пучка. Поле £ вызывает ориентации колловдньгх частиц. Ориентированные коллоидные частицы вращаются с угловой скоростью оО вслед за полем, отставая на некоторый постоянный во времени угол оС . Поскольку система ориентированных коллоидных частиц обладает дихроизмом, исследуемый раствор является своего рода "яоляроедом" (хотя и несовершенным) и, следовательно, служит в этой оптической схеме "анализатором". Вращение "анализатора" с утловой скоростью «О относительно поляризатора вызывает синусоидальную модуляцию света с частотой 2 со . Глубина модуляции зависит от Совершенства "анализатора" как второго поляроида. Модулированный свет воспринимается фотоэлементом и после предварительной усиления подается на вход осциллографа. Ясно, что поворот поляризатора изменяет фазу синусоидально модулированного светового сигнала, так как момент "скрещенности" поляризатора и "анализатора" зависит от положения поляроида. Простой способ измерения этой фазы позволяет легко и точно определять угол отставания оси "анализатора" (иначе говоря, оси созданного электрически».! полем дихроизма коллоидного раствора) от вектора напряженности электрического поля £: . Измерение этого угла, зависящего от электрических, геометрических и оптических свойств коллоидных частиц и является целью описываемых ниже: как метода В^поля, так и совершенно новых методов В^- и Вд-полей.

Для каждой группы частиц £ -го сорта коллоидного раствора справедливо уравнение движения во вращающемся поле:

где об- - угол отставания частицы от поля при ея регулярном

вращении вслед за полем Е ; С и V; - фактор формы и объем частицу; - вязкость среды и сО - угловая скорость вращения поля.

Если частииу не обладают постоянным диполем, то наблюдаемый в опыте результирующий угол о(. равен

.....¡а»-^?) (4)

Здесь - распределение относительной численности частиц по сортам I .

Какова бы ни была функция , измерения, проведенные при других Б и со , но таких, что остается прежним,

должны дать тот же угол аС :

Выполнение на оште условия (5) доказывало бы, что р- = О или, по крайней мере, что первый член выражения (3) пренебрежимо мал в условиях опыта. Если коллоидные частицы обладают диполь-ным моментом ^ и притом столь значительным, что вращающий момент в опыте практически весь обусловлен стремлением диполя повернуться и стать вдоль поля, то результирующий угол оС будет

■¿■■Ц",--.....„„*м„) - <«)

Выполнение на опыте условия (7) доказывало бы не только существование, но и доминирующую роль постоянного диполя коллоидных частиц.

Вышеприведенные соображения все же относятся к благоприятным случаям, когда факторы полярной и неполярной ориентации различаются столь резко, что можно считаться только с одним из них. Поскольку нельзя быть уверенным априори, что это всег-

да будет так, следовало бы создать новый метод или методы, способные решать задачу определения электрических характеристик в самом общем случае. Это и было сделано нами, о чем сказано далее.

Електрооптический эффект в В-полях является столь же распространенным, как и эффект в поле Hj. На обширном экспериментальном материале (водные суспензии аниаалдазина, аниьилиден-бензидина, бентонита, бекзспурпурина, каолина, алмаза, аэрозоля, ряда бактерий и многих других) показано, что и(Е)= const при = const , что доказывает существование у частиц

этих дисперсий постоянного дипольного момента.

Метод Bj-поля, в котором постоянный по величине вектор электрического поля 1Г разномерно вращается с частотой (О , увлекая за собой коллоидные частицы, позволяет исследовать . движение этих частиц, обусловленное совместил; Бзашодейстсием р. и л^ частицы с электрически?.! полем. Однако в полях порядка I ед. СГСЭ, как это установлено экспериментально, постоянный диполь частицы р- доминирует над . Прямой опыт покаэьтает,- что для всех исследованных коллоидов диполь

р. направлен вдоль длинной оси частицы. В сочетании с методом ng- поля (с тауметром), метод Bj-поля позволил также определять величину диполя {А. по измерениям коэффициентов вращательной диффузии и времени релаксации . ¿ля частиц в воде дипольный момент частицу приходящийся на единицу ее площади (удельный диполь) p-j = 1,7-Ю-1 СГСЭ и практически одинаков в данной дисперсионной среде для частиц самой различней природы. Сама частица играет,в известном смысле, лииь вспсмо-гательную роль: сна создает границу на которой униполярно ориентируются дипольныэ молекулы воды или другого полярного раст-* воритсля. 3 работе приводятся измеренные значения удельных ди-полышх моментов различных частиц в 17 неводных полярных раст-' ворителях.

Метод В-з-поля. Разработан и реализован новый метод, в котором вектор поля Е , вращаясь, одновременно быстро осциллирует, изменяя свое направление на ISO0. Такое поле воздействует только на . Исследованы в В2~поле коллоиды pasifjx

типов: алмаз, анизелдазин, бензопурлурин и лошгорскит. Во всех исследованных случаях выполняется соотношение (5):

oLiE) ■= const при = const (ко не выполняется

при »const }. Комбинирование Bj и В^-поля дает но-

вое простое доказательство существования или отсутствия ¡х ; если cL ( со ) в Bj-поле и в Б^-поле при одинаковых Е совпадают, значит f-1- отсутствует; различие отих зависимостей доказывает наличие ¡л- . Изучение зависимости -¡L ( со ) для упомянутых выие дисперсий в Вт и В^-полях показало, что угла оL и В^-поле меньше, чем в В^-поле, что доказывает существование р, у этих частиц. Для частиц в неполярной дисперсионной среде (например, в ССЕ^ ) зависимости об( со ) полностью совпадают в В^- и Б^-полях. Это доказывает, что частицы не имеют диполя в неполярной среде; ориентация здесь обусловлена только анизотропией поляризуемости.

Электрооптика Bj и В2-поля открыла возможности для тонких физико-химических исследований поверхностных явлений в коллоидах. Это, в частности, показано на примере водных дисперсий алмаза, шшзалдазина, палыгорскита и бензопурпурина при изменении ионного состава среды (малые добавки нитрата тория). Измерение углов JL как функции концентрации нитрата тория в В^ и Bo-полях позволяет проследить за изменением цл. и &/%> частицы в окрестности изозлектрической точки, где эти величины имеют экстремумы. ^

Метод В^—поля• Б этом новом методе вектор поля Б , вращаясь, совершает одновременно быстрые угловые осцилляции, меняя свое направление на 90° туда и обратно. (Технически сложная реализация этого метода оправдывается, однако, простотой и ясностью получаемого физического результата.) Такое поле воздействует ориентирующим образом только на р. и не оказывает никакого влияния на . Отметим, что описанные В работе поля, воздействующие только на fA. были до сих пор неизвестны. Вд~ поле дает еще один, самый чистый и мощный, метод доказательства наличия или отсутствия дипольного момента fx. : если злектро-оптический эффект есть, то частица имеет JjL , если нет, то .^Д. у частицы отсутствует.

Действительно, вращающие моменты и » испы-

тываемые частицей будут

(9)

Здесь оС - угол отставания оси частит от вектора поля с эффективной напряженностью , который стремится установить частицу за счет ¡л. по биссектрисе прямого угла между крайнж.ш положениями размаха вектора Б . Зта биссектриса сравнительно медленно вращается с частотой и увлекает за собой частицу. Таким образом Bg-поле с эффективной напряженностью ЩАЦГ будет воздействовать только на р. . Заметим, что отделение а'Р от jл -и наоборот, jU от Д, в опыте с и В^—полями по существу основано на тем, что £$0 - свойство частицу, характеризуемое осью симметрии второго порядка, э JA. - свойство частиш, характеризуемое осью симметрии лишь первого порядка, сто позволяет "вбить клин" между ними. Метод Вд-поля - количественный я, разумеется, s этом методе at, (1= )= const , если ^/в = сonst , что подтверждается исследованиями целого ряда дисперсий. Опыты с палыгорскитом, коллоидом, у которого в Bj.-поле о¿IE) фconst как при "'/е =ccmt , так и при ^/е2 =const , показывают, что в Bg-поле у па-лыгорскита совершенно чисто соблюдается условие (6): <*! (£")= const при = const , а в В£-поле - условие (5): (F) = const при

я const .

Таким образом совокупность новых, разработанных нами методов В^-поля и Зд-поля позволяет в едином электрооптическом опыте полностью решить задачу об определении у частит й^ и |Л по-отдельности. Существенно отметить, что совокупность методов Bg и Bg-поля решает задачу как для частиц коллоидов с лю-

быми соотношениями сравнительной роли [Л. и Др^ (при данном Е ), так и при любых Е для любого коллоида, в котором сравнительные роли и д^ перераспределяются при существенных изменениях Е .

Часть 3 (глава I) посвящена доказательствам существования спонтанной поляризации различных моделей колловдшх частиц и обратных частиц (пор), пслученных численным экспериментом с применением метода :.'онте-Карло [5, II] . Применение отого метода к модельным задачам, выясняющим, с одной стороны возможность существования постоянного электрического дипольного момента, с другой стороны неизбежность его спонтанного образования приводит к тем г.е качественные результатам, что и в случае, когда дипольные молекулы моделируются не дипольными палочками (как это было сделано нами ранее), но также и тогда, когда дипольные молекулы моделируются "реальными" молекулами воды по модели Стиллинд&ера БТ-2 [6] . При этом величина дипольного момента , приходящегося на единицу поверхности монослоя ди-польных молекул, оказывается достаточно близкой к , определяемому иа опыта (порядка 2-Ю-4 СГСЗ). Молекулы воды ( ЗТ-2), расположенные в количестве 30 штук центрами по сфере (в серединах ребер икосаэдра) спонтанно поляризуются. Поскольку расстояния между молекулами воды брались реалистическими, это значит, что даже очень маленькие сферические коллоидные частицы долмгы быть дипольными. Вариации расстояния между молекулами воды в монослое влияют на образование дипольной карт ты лиаь незначительно. Вытянутая одноосная частица приобретает диполь, направленный вдоль оси (размещались до 58 молекул). Дискообразные частицы (плоский шестигранник) приобретают диполь, направленный вдоль плоскости диска (92 молекулы). То и другое согласуется с опытом.

В случае поры, внутренняя стенка которой выстлана 72 молекулами воды БТ-2 (размеры поры соответствовали размерам "натриевого канала" биологической мембраны) , также происходит спонтанная поляризация , порождающая дипольный момент, направленный вдоль оси поры. Величина [Л1 для поры такого ке порядка, что и для обычных телесных частиц. Вариации расстояния

между молекулами поды в случае поры также сказываются незначительно. Среднее поле внутри поры, созд&ваеаое са\:ой поляризацией поры,имеет величину порядка Ю^ В/см. Противополе порядка указанной величины, равно как и (с некоторой вероятностью) одновалентный ион, помещенный вблизи отверстия пори, переключает поляризацию к меняет полз внутри поры на обратное. Полученная картина, вероятно, может быть полезной для объяснения некоторых черт механизма действия биологической мембраны.

В конце раздела I подытожен арсенал доказательств существования гигантского постоянного электрического диполя коллоидных частиц и его поверхностной природы.

Экспериментальное доказательства существования

1. Модуляция свста в Пт-поле.

2. ¡.¡одуляция света в скрещенном поле.

3. Метод В^-поля, oi(£)=comt при ш/в = const.

4. Метод Вт-поля, существование на спите углов оС > 45°.

5. Выполнение на опыте зависимости = АЧ^Р >

g - вращательнгя подвияность, А - постоянный коэффициент.

6. Метод В^-поля з комбинации с Бт-полем (различные oL :

> ^Bi ) •

7. Метод В3- поля - наиболее мощное и чистое доказательство (с выходом на количественную оценку): наличие ' модуляционного эффекта доказывает существование JX .

Теоретические доказательства

8. Понижение энергии при заданном одностороннем повале дипольных палочек на поверхности модельных коллоидных частиц различной формы с образованием общего макродиполя.

9. Расчет методом Ыонте-1Сарло на моделях частиц, покрытых реалистическими моделями молекул воды ST-2.

Экспериментальные доказательства поверхностной природы

10. Отсутствие модуляции света в неполярной среде и ее возникновение при полярных добавках.

11.Появление модуляции света при увлажнении аорозоля (табачный дам} в парах воды.

12. Выполнение на опыте зависимости = А >/V .

13. Постоянство Г/см2 для частиц различных веществ в данной дисперсионной среде.

14. Изменение Г/см2 в водноспиртовых суспензиях в зависимости от количественного соотношения вода-сг.ирт .

15. Опыты в В^ и В2~полях с добавками нитрата тория в коллоиды.

Раздел П. Магнитооптика

Часть I (главы 1-2). Принципиально новый вид постоянного магнетизма обнаружен в целом классе оргашгческих веществ, на*-у.од.'щихся в виде суспензии мелких кристалликов в жидкости (в частности, в воде). Первоначально существование этого магнетизма было установлено нщ.ш с помощью экспериментального метода, в котором для изучения магнитных свойств этих веществ, использовалось постоянное по напряженности магнитное поле, периодически и скачкообразно изменяющее свое направление на противоположное. Затем существование этого магнетизма было подтверждено прямым визуальным наблвдением под микроскопом за поведением отдельных кристалликов, помещенных в магнитное Пт и П2~поле (аналог электрическому П^ и П^-полю) с чрезвычайно длительными периодами. В дальнейшем магнитооптический метод, использующий медленно вращающееся магнитное поле, позволил не только получить еще одно независимое доказательство существа-вания этого магнетизма, но и обстоятельно изучить его.

Исследованные вещества принадлежат к ароматическому типу и содержат бензольные кольца; являясь исключительно хорошими диэлектриками [7] и чистыми анизотропными диамагнетиками, молекулы атих веществ не имеют спина и, следовательно, не могут быть парамагнитными. Тем не менее, кристаллы этих веществ, как было обнаружено, являются постоянными магнитами с весьма устойчивым магнетизмом. Величина постоянного магнитного момента,

отнесенного к одной молекуле, составляет около двухдесятиты-сячных магнетона Бора, что обуславливает постоянный магнитный момент, равный почти миллиону магнетонов Бора для кристаллика, имевшего объем, приблизительно в один кубический миллиметр. Этот совершенно новый и неожиданный ввд постоянного магнетизма, назвшшнй аромагнетизмом, не мокет быть объяснен на базе обычных представлений о спиновом магнетизме того или иного типа, а сало явление аромагнетизма, по-видимсму, является нот.гт макроскопическим эффектом.

Метод магнитных прямоугольных илпульсов. Всякий магнитооптический опыт с коллоидной суспензией основан по сути дела на том, что магнитное поле Н ориентирует частица коллоидной суспензии, а это, если они несферические, приводит к наведению в коллоидном растворе оптической анизотропии (как правило - к дихроизму). Естественно, что магнитная ориентация частиц возникает лишь при наличии анизотропии магнитной восприимчивости д^ , либо наличия у частиц постоянного магнитного момента jul , либо того и другого Еместе. Вращательный момент, испытываемый магнитно-анизотропной частицей при прочих равных условиях пропорционален И2 - э случае Д^ или Н - в случае р- . Следовательно, если Н мгновенно меняет только знак, а не величину, то Н2- = const и вращательный момент, связанный с

дС^ не изменяется. Напротив, вращательный момент, связанный с (Ч , меняет знак, при смене знака Н . В этом случав ориентация кристалликов будет изменяться при какдой смене знака Н и возникнут "волны" модуляции света. Таким образом, опыт в магнитном П-поле тлеет решающее доказательное значение в случае положительного результата: если наблодаются волны модуляции света, то имеется р. . Магнитооптические опыты с Hj-полями позволили выявить значительную группу веществ, частички которых создавали модуляционные волны, т.е. обладали аромагнетизмом (суспензии антрацена, р-терфенила, пирена, трифенилена, пицена, перилена и др.). Наблюдения поведения кристалликов аромагнитных веществ в суспензии под микроскопом при наложении линейного поля (П^-поля и Г^-поля со сколь угодо большим периодом) позволяют визуализовать аромагнитные кристаллики.

При изменении знака поля кристаллики переворачиваются на 1£0°. Для больших кристалликов (длиной в десятки и сотни мкм) удалось оценить величину удельного (на одну молекулу) постоянного магнитного момента - ¡ы^. = 1,8•Ю-'' М^/молек. Доказано, что магнитный момент сохраняется в отсутствии поля И сколь угодно долго. Аремагнитный кристаллик не удается размагнитить в ослабевающем переменном магнитном поле. Следует отметить, что, вообще говоря, не все кристаллики данного вещества с.ро-магнитны, однако в ряде случаев сильное магнитное поле стабильно намагничивает нейтральный кристаллик. 1.1ы установили, что при намагничивании возрастает лииь число аромагниткых кристалликов, но не их магнитные моменты. Это говорит в пользу того, что все аромагнитные кристаллы однодомекны.

Часть 2 (главы 1-2) посвящена описания технической реализации метода вращающегося магнитного поля и результатов исследований суспензий ароматических веществ типа поликонденсиро-ванных ядер.

В магнитооптическом мето2е_впазапщегося поля_(В-поле), поле | Н | = с о fist вращается с угловой частотой оо и вовлекает во вращение частицы, отстающие на угол cL . Оптически анизотропные частицы модулируют свет и фазовая осциллографи-ческая методика позволяет определять угол оL с большой точностью. Если в магнитном вращающемся поле на опыте «¿(Н ) » const при w/h = const , то это означает, что частицы имеют постоянный магнитный момент у- и его вращательный момент jxH&inei доминирует. Если oi(H) = const при с const , то доминирует вращательный момент

, обязанный диамагнитной анизотропии. Это значит, что либо « 0, либо р. можно пренебречь. Крайне важно, что эти условия не зависят от полидиспер-снссти коллоида (скалиное здесь аналогично тому, что говорилось в разделе I о теории электрооптического эффекта во вращающемся электрическом поле).

В магнитном Б-поле нами были исследованы 15 суспензий различных ароматических веществ(содержащих только бензольные кольца), а также небензоидное соединение азулен, состоящее из

5 - 7-членного цикла. Исследованные вещества такого типа представлены' в табл. I, в которой помимо структурных формул и сведений о степени чистоты этих веществ, отмечено обнаруженное экспериментально существование (или отсутствие) постоянного магнитного момента у кристаллических частиц суспензий этих веществ. Все вещества, кроме нафталина, дифенила и коронена, оказались аромагнетиками. В табл. 2 приведены сведения о кристаллических веществах, которые отличаются от веществ, представленных в табл. I, наличием у первых замещенных в бензольном кольце атомов. Одно вещество (9, 10 дифенил-антраиен) не содержит посторонних атомов, но его молекула (в отличие от других молекул) некомпланарна. Все эти вещества не являются аромагнетиками.

Насколько позволяет судить объем исследованного материала, необходимым условием существования аромагнетизма является плоская структура молекул (и, следовательно, наличие в кристалле макроскопических плоскостей, в которых ленат плоскости молекул). Молекулы, в которых плоскости бензольных колец повернуты друг относительно друга аромагнетизма не показывают. Замещение атомов углерода другими атомами также отрицательно сказывается на аромагнетчзме, о чем свидетельствуют результаты исследования подобных веществ, часть из которых приведена в табл. 2. (Отметим, что у этих веществ сопряжение 1Т -электронов либо выражено слабо, либо Еовсе отсутствует, в то время как практически все ароматические вещества, обнаружившие аро-магнетиам характеризуются орбитальными тг -электронными токами .)

Аромагнетики проявляют себя в опыте как таковые при относительно слабых магнитных полях (до нескольких тысяч эрстед); при сильных полях они проявляют себя как анизотропные диамаг-нетнки. Это связано с тем, что вращающие моменты, связанные с аромагнитным моментом р. пропорциональны Н , а связанные с - пропорциональны Н1 . При малых Н доминирует ли-

нейный, при больших И - квадратичный член в уравнении движения частицы.

Таблица I

Кристаллические ароматические компенсированные вещества, состоящие только из "чистых" бензольных циклов

Название вещества Химичес- Структурная Степень Обнаружен

дисперсной фазы кая формула чистоты или нет постоянный

суспензин формула магнитный

дипольный

ссгсеаеае ========= ===М Ш§М2Я=

Нафталин СЮН8 0) монокр. особой чистоты нет

Антрацен С14НЮ ссо сверхчистый, да

стократ.

.-.очная ■ "тетка

Нафтацен с18н12 оссо ос. ч. да

Пентацен С22Н14 осооо ОС. ч. да

Дифенил С12НЮ оо ос. ч. нет

р - Терфенил С16Н14 о-оо ос. ч. Да

Оенантрен С14НЮ ос. ч. Да

Хризен С1Й2 о5° ос. ч. Да

Трифенилен С18Н12 ос. ч. да

Пирен С16НЮ ос. ч. да

Перилен С20Н12 88 ос. ч. Да

Пицен О^Р ос. ч. Да

Бенг(д К Оперилен °24Н16 ос. ч. Да

1,2,6,7 Дибенз- С20Н14 ъ ос. ч. Да

пирен

Коронен С24Н12 ос. ч. нет

небензоидное ароматическое

соединение

Азулен СЮН8 СО ос. ч. да

Таблица 2

Кристаллические вещества, содержащие бензольные циклы с замещениями

Название вещества дисперсной фазы суспензии Химическая формула =£ЕЕ&гЕ5ВВЕ Структурная формула Степень чистоты :&кхгкавг Обнаружен или нет постоянный магнитный дипольный мо.лент

Ксантен с13н10о 050 - нет

Акридин С13Н19 ООО - нет

Оеноксафосфин С1#13Р0 аЗэл ос. ч. нет

Феноксасилин СЮН14 С «»Сч.^СН, 0*0 00. ч. нет

9 - Антрон С14НЮ° (¿0 ос. ч. нет

9,10 Антрахинон С14Н6°2 о=§=о - нет

1,10 Фенантролин С12Н8 2 - нет

2,2 Аминоантра-цен С14Н12 ССО*"' ос. ч. нет

Олуорен С13НЮ 0^0 - нет

Дибензо - 18 -- Краун - 6 С20Н24 снДЧн, в д 1 <$г> ОС. ч. нет

9,10 Дифенил -- антрацен С2бН18 ОС. ч. нет

Аромагнетизн есть объемное свойство частичек. Метод В-поля в сочетании с прямыми наблюдениями больших частичек под микроскопом позволил проверить пропорциональность аромагнитного момента объему частички на интервале более, чем в пять десятичных порядков. Величины удельных аромагнитных моментов (отнесенных к одной молекуле) довольно близки для всех аромагнети-ков и имеют порядок 10"^ Mg/молек.. Установлено, что во всех случаях ось наименьшей отрицательной магнитной восприимчивости и ось постоянного аромагнитного момента частицы |л совпадают. Иначе говоря, аромагнитная и диамагнитная ориентация частипы всегда кооперируют, а не конкурируют.

Температурные опыты показали, что вплоть до температуры кипения воды аромагнитные моменты кристалликов строго постоянны. У двух аромагнитных веществ - пирена и фенантрена при температурах вблизи 97 °С и 69 °С, соответственно, магнитооптический эффект проходит через 0 и меняет знак. Это объясняется тем, что ось и ось р. обе поворачиваются на 90° относительно габитуса кристалла. Дифракционно-рентгенометрическое исследование показало, что при этих температурах происходит фазовый переход - структура решетки меняется. Эти фазовые переходы ранее были неизвестны и, таким образом, магнитооптика в некоторых случаях может служить эвристическим методом их разыскания .

¡.¡агнитооптические исследования показывают, что в сильных магнитных полях почти всегда выполняется эивисимость

„¿(н) = const при ^/н2 =const , т.е., анизотропный диамагнетизм доминирует. В этих условиях, если д^0с — данного

вещества известно, то возможно определить средний фактор формы кристалликов [р] (или )• а» следовательно, -значение формы частиц р «= a/b , аппроксимируемой эллипсоидом вращения, где а и Ь - его полуоси. (Зависимость Ф/ь как функция р приведена в ряде работ, в частности в [8] .) В системе СГСЫ фактор формы частицу определяется выражением

lei = 133.,o2-^±! si«2oi <I0>

6 V

где i - частота вращения магнитного поля; - берется

из табличных данных для данного вещества [9,10] . Полученные таким образом р для всех исследованных кристалликов достаточно хорошо согласуются со средними значениями р , полученными электронномикроскопически.

Если располагать независимыми электронномикроскопическими данными о форме микронристалликов, то магнитооптика мохет быть использована для определения анизотропии магнитной восприимчивости тех веществ, которые синтезированы в виде мелкодисперсных порошков: отпадает необходимость выращивать из них кристаллы для измерения л^о .

В заключение отметим, что во всех исследованных веществах твердо установлено отсутствие ферромагнитных загрязнений и свободных радикалов.

Чувствительность магнитооптического метода В-поля к аро-магнетизму и к анизотропии диамагнетизма характеризуется тем, что для надежных измерений достаточно 5•10 г исследуемого вещества.

Природа аромагнетизма остается проблемной. По нашему убеждению, разделяемому рядом теоретиков, объяснение аромагнетизма следует искать на уровне квантовой электродинамики.

Цитированная литература

1. Diessefhorst H.,Freund?ich Н., Leonhardt W. Efster-Geitet-Pestichrift, Frieder. Vieweq and Sohn, Braunschweig, 1915,455.

2. Толстой H.A., Феофилов П.П. О некоторых электрооптических явлениях в коллоидах. -ДАН СССР, 1949, т.60, с.617-620.

3. Толстой Н.А. О жестком дипольном моменте коллоидных частиц в воде. -ДАН СССР, 1955, т.НО, с.893-896.

4. Толстой Н.А., Феофилов П.П. Новый метод исследования релак-

сационных процессов и его применение к изучению некоторых

физических явлений. -У5Н, 1950, т.41, с.44-107. •

5. Abraham F.F. Monte-CarEo simutaiion oi physical cluster of water mofecufes. J.Chew.Phys.,l974,v611 p.1221 -1225".

G. Stitfin^erF-H.,Rahman A. improved $imu(ation of ЦдЫ water by molecutar dynamics. J. Chem. Phys., 1974, v.eo^A.p.tSAS-tssz

7. Инокути X, Акамату X. Электропроводность органических полупроводников. -M.s ИЛ, 1963.

8. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. Структура макромолекул в растворах. -М.: Наука, 1964.

9. Волькенштейн М.В. Строение и физические свойства молекул.-М.,Л.: АН СССР, 1955.

10. Клар Э. Полициклические углеводороды.-М.: Мир, 1978.

11. Вуд В. Исследование моделей простых жидкостей методом Монте-Карло. -M.s Мир, 1973.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Спартаков A.A., Толстой H.A. Жесткий дипольный момент частиц аэрозоля_ -ЖЭТФ, 1955, т.29, № 3, с.385.

2. Толстой H.A., Спартаков A.A., Хилько Г.И., Шатилов A.B. Электрооптические свойства лио.фобных коллоидов. -1У Всесоюзная конф. по коллоидной химии.-Тезисы докл.: АН СССР, 1958, с.17-18.

3. Толстой H.A., Спартаков A.A., Хилько Г.И. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. I.Постановка проблем, основные методы и результаты. -Коллоидн. журн., I960,

т.22, с.705-716.

4. Толстой H.A., Ануфриев A.A., Дейнека П.Г., Русинов JI.A., Соколов В.А., Спартаков A.A. Вспыиечное расгорание люминесценции. - Опт. и спектр., 1961, т.10, с.177.

5. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптические явления во вращающемся поле и жесткий дипольный момент коллоидных частиц. - Опт. и спектр.,1965, т.19, с.826-828.

6. Толстой H.A., Спартаков A.A. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. 2.Методика исследования в электрических полях прямоугольных импульсов первого рода и основные

типы модуляционных кривых. -Коллоидн. журн., 1966, т.28, 1? 4, с.580-587.

7. Спартаков A.A., Толстой H.A., Трусов A.A. Электрооптика бактерий и спонтанная поляризация воды, адсорбированной бактериями и белками. -Опт. и спектр., 1966, т.20, с.535 .

8. Толстой К.А., Спартаков A.A., Трусов A.A., Щелкунова С.А. Постоянный электрический дипольный момент бактерий и бактериофагов. -Биофизика, 1966, т.II, с.453-461.

9. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. 3.Методика исследования электрооптического эффекта во вращающемся поле. Основы теории. -Коллоидн. журн., 1966, т.28, с.735-741.

10. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A., Хилько Г.И. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. 4.Новое доказательство существования жесткого электрического диполь-ного момента коллоидных частиц. Оценка величины и направления диполя. -Коолоидн. журн., 1966, т.28, с.881-887.

11. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Жесткий электрический дипольный момент коллоидных частиц. -Тезисы докл.

Ш Всесоюзной конф. по поверхностным силам. М., 1966,с.15-16,

12. Totstoi N.A., Spartakov AA,Tru$ovA.A. The permanent electrical dtpoie of Bacteria ets. in water. Q&stracts. Second international biophysical Congress Vienna, Austria, 1966.

13. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. 5.Методика Г^-поля, дальнейшее доказательство поверхностной природы жесткого диполя коллоидных частиц. -Коллоидн. журн.,1967, т.29, с.259.

14. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Жесткий электрический дипольный момент коллоидных частиц. -Сб.Исследования в области поверхностных сил.-М.: Наука, 1967,с.57-57.

15. Ефремов И.С., Дьяконова Э.Б., Спартаков A.A., Трусов A.A., Усьяров О.Г. О наличии постоянного электрического диполь-ного момента в ассоциатах полиметакриловой кислоты и поливинилового спирта. -Высокомолек. соедин., 1967, т.9Б, с. 441-443.

16. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A.-Электрооптический метод доказательства поверхностной природы жесткого электрического диполя произвольных коллоидных частиц в воде. -Опт. и спектр.,1967, т.21, с.771-773.

17. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A., Воронцов-Вельяминов П.Н. Постоянный электрический дипольный момент бактерий и других коллоидных частиц в воде.-Сб.Структура и роль воды в живом организме.-Изд. ЛГУ, 1968, с.72-92.

18. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A., Воронцов-Вельяминов П.Н. Поверхностная природа электрического дипольного момента коллоидных.частиц. -Тезисы докл. 1У конф. по поверхностным силам, Москва, 1969.

19. Глазман Ю.М., Китанина Э.Л., Салон И.П., Спартаков A.A., Толстой H.A., Трусов A.A. Дипольный момент коллоидных частиц сульфида мышьяка в некоторых органических средах. Укр. Хим.ис., 1972, т.38, с.1285-1287.

20. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A., Воронцов-Вельяминов П.Н. Поверхностная природа жесткого электрического момента коллоидных частиц в воде.-Сб. Поверхностные силы в тонких пленках и дисперсных системах.-М.: Наука, 1972, с.90-96.

21. Глазман D.М., Китанина Э.Л., Сапон И.П., Спартаков A.A., Трусов A.A. О влиянии неионогенных поверхностно-активных веществ на жесткий дипольный момент коллоидных частиц йодистого серебра. -Коллоидн. журн., 1973, т.35, с.348-351.

22. Толстой H.A., Китанина Э.Л., Трусов A.A., Рудакова Е.В., Спартаков A.A. Электрооптические явления в лиофобных коллоидах. Электрооптическое явление во вращающемся электрическом поле в случае полидисперсного коллоида. -Коллоидн. журн., 1973, т.35, с.497-503.

23. Толстой H.A., Рудакова Е.В., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптическое явление во вращающемся электрическом поле в случае полидисперсного раствора. -Сб. Поверхностные явления в жидкостях и жидких растворах. -Изд. ЛГУ, 1973, с.91-98.

24. Толстой H.A., Китанина ЭЛ., Рудакова Е.В., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов.

Жесткий электрический дипольный момент частиц алмаза в спиртовых суспензиях. -Коллоидн. журн., 1974, т.36, с. 62-87.

25. Толстой H.A., Глаэман Ю.М., Барам О.М., Китанина Э.Л., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптическив совйства лиофобных коллоидов. Несткий электрический дипольный момент органозолей сернистой ртути. -Коллоидн. жури., 1974, т.36, с.405-407.

26. Толстой H.A., Спартаков A.A., Трусов A.A. Методы исследования электрооптических свойств дисперсных частиц в жидкостях. -Тезисы докл. X конф. по физике жидкого состояния вещества, Самарканд, 1975, с.38.

27. Толстой H.A., Китанина Э.Л., Почтарева Т.В., Спартаков A.A., Трусов A.A. Электрооптические свойства лиофобных коллоидов. Постоянный электрический дипольный момент частиц алмаза в по л гр них органических средах. -Коллоидн.журн., 1978, т.40, с.525-529.

28. Толстой H.A., Рудакова S.B., Спартаков A.A., Трусов A.A. Влияние дисперсионной среды на величину постоянного электрического дипольного момента на поверхности коллоидных частиц.-Сб. Поверхностные силы в тонких пленках. -М.: Нау-

■ ка, 1979, с.97-102.

29. Войтылов В.В., Спартаков A.A., Толстой H.A., Трусов A.A. Изучение постоянного электрического дипольного момента коллоидных частиц в полидисперсных коллоидах. -Коллоидн. журн., 1981, т.43, » I, с.3-8.

30. Войтылов В.В., Спартаков A.A., Толстой H.A., Трусов A.A. Постоянный электрический дипольный момент и анизотропия электрической поляризуемости частиц водного коллоида бен-зопурпурина, -Коллоидн. журн., 1981, т.43, № 3, с.440-449.

31. Спартаков A.A., Толстой H.A. Магнитооптические методы доказательства существования постоянного магнитного момента у кристалликов ароматических веществ в водных суспензиях. -Опт. и спектр.,1981, т.51, №3, с.391-394.

32. Войтылов В.В., Рудакова Е.В., Спартаков A.A., Толстой H.A., Трусов A.A., Булос Р., йортенберг П., Камаль С., Шахин И. Электрооптическив явления в лиофобных коллоидах. Развитие

метода вращающегося поля. -Кпллоидн. курн., 1982, т.44, № I, с.107-113.

33. Sparlakov A.A., Peteke A. Eeectrooptlcaf method of determination of the permanent electric at d\pole moment c{ colloidal particles. Sinei Newsfettcrs, Ш'ч-hbaU Un ¡v., I985(v6,vl0p.2.

34. SpartaRov A.A.,Fe?ekeA. investigation of the dectroopticd effect in conoids in the etectric fiefc/ of rectangular pu?ses. Sinei Newsletters, AJJti-Aba&a University, Eth., I9g4,v/7>4 p.M.

35. Спартаков A.A., Толстой H.A., Байбеков C.H. Магнитооптический метод определения формы частиц в суспензиях. -Опт. и спектр., 1986, т.60, с.1294-1297.

35. Спартаков A.A., Толстой H.A., Байбеков С.Н. Новый электрооптический метод, чувствительный только к постоянному ди-польному моменту. -Опт. и спектр., 19Б6, т.61, Jí 5, с. II39-II4I.

37. Байбеков С.Н., Спартаков A.A., Толстой H.A. О спонтанном образовании гигантского электрического дипольного момента у коллоидных частиц и у пор в мембранах в водной среде. -

ВИНИТИ, J¿ 6064-В36, 1986 , 22 с.

38. Байбеков С.Н., Спартаков A.A., Толстой H.A. Спонтанная электрическая поляризация коллоидных частиц и пор, покрытых молекулами воды. -Физика многочастичных систем. -Киев: Каукова думка, 1987, вып.II, с.3-11.

39. Спартаков A.A., Толстой H.A. Аромагнетизм. -Опт. и спектр., 1988, т.64, вып.5, C.II52-II57.

40. Толстой H.A., Спартаков A.A., Байбеков* С.Н. Способ определения постоянной Керра. -Авторское свидетельство

¡f 1396006. -Зарегистрировано 15.01.1988.

J£¿¿?