научная статья по теме ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА САМООРГАНИЗАЦИЮ ВЫСОКОРАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ АЛКИЛИРОВАННОГО N-СУЛЬФОНАТОКАЛИКС[6]АРЕНА Математика

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА САМООРГАНИЗАЦИЮ ВЫСОКОРАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ АЛКИЛИРОВАННОГО N-СУЛЬФОНАТОКАЛИКС[6]АРЕНА»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2015, том 463, № 2, с. 179-182

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 541.18:532;541.8.532.77

ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА САМООРГАНИЗАЦИЮ ВЫСОКОРАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ АЛКИЛИРОВАННОГО я-СУЛЬФОНАТОКАЛИКС[6]АРЕНА © 2015 г. Д. А. Коновалов, Л. И. Муртазина, И. С. Рыжкина, академик РАН А. И. Коновалов

Поступило 24.03.2015 г.

С помощью аппаратного комплекса с управляемым электромагнитным воздействием (амплитуда, частота) впервые установлены параметры электромагнитного поля, инициирующие образование наноассоциатов. Для частоты 7.85 Гц найдена граничная амплитуда 12 А/м, при которой в условиях экранирования под воздействием переменного магнитного поля в водных растворах изученного соединения образуются наноассоциаты.

Б01: 10.7868/80869565215200141

Установление механизма влияния высокораз-бавленных водных растворов и слабых физических полей на живые организмы является одной из проблем современной науки. Экспериментальные исследования (с различной степенью достоверности) свидетельствуют о высокой чувствительности живых систем, в том числе и человека, к слабым электромагнитным (ЭМ-)воздействиям, сравнимым по напряженности с естественными полями.

Недавно [1—4] в ходе изучения самоорганизации высокоразбавленных растворов биологически активных веществ обнаружено неизвестное ранее фундаментальное явление — образование в таких растворах наноразмерных молекулярных ансамблей — наноассоциатов. Формирование на-ноассоциатов было показано комплексом физико-химических методов (динамическое светорассеяние (ДСР), микроэлектрофорез, кондуктомет-рия, тензиометрия, рН-метрия, диэлькометрия, поляриметрия, атомно-силовая микроскопия, УФ-спектроскопия, спектроскопия ЭПР, анализ траектории наночастиц (АТН)). Установлено, что немонотонные изменения физико-химических и биологических свойств высокоразбавленных водных растворов обусловлены наноассоциатами и их перестройкой. Процесс образования наноас-

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова

Казанского научного центра Российской Академии наук, Казань

E-mail: LIMurt@yandex.ru

Казанский физико-технический институт

им. Е.К. Завойского

Казанского научного центра Российской Академии наук

социатов инициируется растворенным веществом при определенных условиях, важнейшими из которых являются определенное строение вещества, процедура приготовления раствора и наличие внешних физических полей (геомагнитное и низкочастотные электромагнитные поля (ЭМП)). Изучение влияния внешних ЭМП на водные растворы исследуемых веществ в широкой области концентраций проводили, сопоставляя параметры частиц и их физико-химические свойства для двух параллельных серий, выдержанных в трехслойном пермаллоевом экранирующем контейнере в течение 24 ч, защищающем содержимое от воздействия ЭМП, и на лабораторном столе.

Одним из основных нерешенных вопросов обнаруженного феномена является установление параметров ЭМП, влияющих на образование на-ноассоциатов.

Известно [5], что вариации электромагнитного поля ионосферного волновода с центральной частотой 8 Гц являются одной из важных составляющих природного электромагнитного фона Земли. При изучении зависимости электрофизических свойств воды от частоты внешнего магнитного поля (МП) на частоте 7.5 Гц было обнаружено [6] существенное изменение расчетного параметра, связывающего проводимость и температурный коэффициент проводимости. В серии работ [7—9] при наличии внешнего низкочастотного МП (начальная частота 7 Гц) было зарегистрировано собственное ЭМ-излучение высокоразбав-ленных (выше чем 10-7 М) водных растворов ДНК. Среди природных источников ЭМП авторы этих работ наиболее эффективным считают ЭМП с частотой ~7.83 Гц, определяемой резонатором

180

КОНОВАЛОВ и др.

(а)

ь ь ь £ Г Ц

•И 11

(б)

|2.728е+001 : 2.584е+001

>2.871е+001 2.728е+001

2.440е+001 : 2.584е+001

2.297е+001 : 2.440е+001 2.153е+001 : 2.297е+001 2.010е+001 : 2.153е+001 1.866е+001 : 2.010е+001 1.723е+001 : 1.866е+001 1.579е+001 : 1.723е+001 1.436е+001 : 1.579е+001 1.292е+001 : 1.436е+001 1.148е+001 : 1.292е+001 1.005е+001 : 1.148е+001 8.613е+000 : 1.005е+001 7.178е+000 : 8.613е+000 5.742е+000 : 7.178е+000 4.307е+000 : 5.742е+000 2.871е+000 : 4.307е+000 1.436е+000 : 2.871е+000 <2.07е-006 : 1.436е+000 Напряженность(Д), А/м

Рис. 1. (а) Аппаратный комплекс с управляемым электромагнитным воздействием.

1 — задающий генератор АКИП-3409/3, 2 — пермаллоевый контейнер, 3 — виала с водным раствором, 4 — активатор ЭМ-воздействия.

(б) Распределение напряженности МП в пермаллоевом контейнере, рассчитанное с помощью программы femm 4.2. Численный расчет соответствует значению напряженности МП 24.4 А/м в центре активатора.

Земля—ионосфера. На основании изложенного выше исследование влияния ЭМП с частотой 7.5—8 Гц на самоорганизацию высокоразбавленных водных растворов представляет наибольший интерес.

С этой целью был изготовлен аппаратный комплекс для управляемого ЭМ-воздействия (рис. 1а), которое осуществляется с помощью внешнего генератора сигналов специальной формы (1). Изменяя параметры выходного сигнала генератора 1, в объеме активатора (4) можно создавать постоянное, переменное или комбинированное МП, контролируемое по абсолютному значению, направлению, амплитуде и частоте. Виалу с образцом водного раствора (3) размещали в центре соленоида (4). Экранирование от внешних ЭМП осуществляли с помощью трехслойного пермаллоевого контейнера (2). Расчетная индукция остаточного МП в пермаллоевом контейнере в лабораторных условиях не превышала 10 нТл. Магнитная индукция переменного магнитного поля в лаборатории при выключенных приборах составляла ~30 нТл, при включенных — 318 нТл (измерено прибором ТМИ-01). Распределение напряженности МП в пермаллое-вом контейнере при включенном активаторе ЭМ-воздействия и расположение виалы с водным раствором представлены на рис. 1б.

В качестве целевого объекта ЭМ-воздействия были выбраны растворы биологически активного я-сульфонатокаликс[6]арена (1) концентрации 1 • 10-9 М. Ранее [10—12] при изучении самоорганизации, физико-химических свойств, каталитической активности растворов соединения 1 выяв-

лена пороговая концентрация 1 • 10-7 М, ниже которой в естественных условиях образуются наноассоциаты, обусловливающие появление необычных физико-химических свойств растворов.

Растворы 1 концентрации 1 • 10-9 М выдерживали параллельно в естественных и гипоэлектро-магнитных условиях, а также под воздействием переменного МП с частотой 7.85 Гц и амплитудой 48, 24, 12, 6.4 А/м, которое достигали с помощью аппаратного комплекса (рис. 1а).

80зИ

п = 6, Я = С12Н25

оя

Полученные экспериментальные данные по изучению водных растворов 1 концентрации 1 • 10-9 М методом ДСР дают основание полагать, что для частоты 7.85 Гц найдена граничная амплитуда 12 А/м, при которой в условиях экранирования под воздействием переменного МП в водных растворах изученного соединения образуются на-ноассоциаты. Таким образом, с помощью аппаратного комплекса с управляемым ЭМ-воздей-ствием (амплитуда, частота) впервые установлены параметры ЭМП, инициирующие образование на-ноассоциатов.

Приготовление и изучение растворов 1 осуществляли с использованием свежеперегнанной бидистиллированной воды, удельная электропроводность которой не превышала 1.5 мкСм • см-1.

1

1

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 463 № 2

2015

ВЛИЯНИЕ СЛ\БЫХ ЭЛЕKTPOMAГHИTHЫX ПОЛЕЙ

181

D, нм

Рис. 2. Распределение частиц по размерам в водных растворах 1 при концентрации 1 • 10 9 М, выдержанных в естественных условиях (а), под воздействием ЭМП с частотой 7.85 Гц, амплитудой 48 А/м (б), 24 А/м (в) и 12 А/м (г).

До концентрации 1 • 10-9 М растворы готовили методом последовательных десятичных разбавлений из исходного раствора вещества с концентрацией 1 • 10-3 М аналогично [1]. Перемешивание растворов осуществляли с помощью минишейке-ра IKA lab dancer.

Размер частиц (эффективный гидродинамический диаметр кинетически подвижных частиц в максимуме кривой распределения, D) определяли методом ДСР на высокочувствительном анализаторе Zetasizer Nano ZS ("Malvern Instruments", Великобритания).

Изучение влияния ЭМП на самоорганизацию водных растворов было проведено следующим образом: раствор 1 концентрации 1 • 10-9 М параллельно выдерживали в течение 24 ч: 1) в естественных условиях на лабораторном столе, 2) в условиях экранирования в трехслойном пермал-лоевом контейнере, защищающем содержимое от воздействия внешних ЭМП, 3) в аппаратном комплексе (рис. 1а) под воздействием переменного МП с частотой 7.85 Гц и амплитудой 48, 24, 12, 6.4 А/м. Результаты были воспроизведены 3—5 раз для каждого значения напряженности МП.

При изучении самоорганизации первой серии водных растворов 1 концентрации 1 • 10-9 М методом ДСР установлено, что распределение частиц по размерам носит мономодальный характер. Средний гидродинамический диаметр частиц равен 230 нм (рис. 2а).

Исследование растворов второй серии методом ДСР показало, что в отсутствие внешних

ЭМП, как и ожидалось, никакие структуры в водном растворе 1 не образуются.

Перед проведением эксперимента третьей серии растворов 1 установлено отсутствие влияния подключенного и работающего в лаборатории оборудования, а также наводок на соединительные провода аппаратного комплекса. Анализ водного раствора 1, выдержанного в центре активатора ЭМ-воздействия (рис. 1) при выключенном генераторе, показал, что в условиях эксперимента, действительно, происходит экранирование от внешних ЭМП, в результате чего наноассоциаты в водном растворе 1 не образуются.

При изучении самоорганизации растворов 1, выдержанных под воздействием переменного МП с частотой 7.85 Гц и амплитудой 48 А/м (рис. 2б) и 24 А/м (рис. 2в), показано, что в растворе 1 образуются наноассоциаты, распределение частиц по размерам которых идентично распределению первой серии эксперимента (рис. 2а).

Уменьшение амплитуды переменного МП до 12 А/м приводит к бимодальному распределению частиц по размеру и к плохой воспроизводимости результатов (рис. 2г). При дальнейшем уменьшении амплитуды переменного МП до 6.4 А/м образование наноассоциатов з

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»