Коллоидный журнал, 2024, № 5

Российская академия наук
КОЛЛОИДНЫЙ  
ЖУРНАЛ
Журнал физикохимии поверхностных явлений и дисперсных систем
Том 86     № 5     2024     Сентябрь—Октябрь
Основан в январе 1935 г. 
Выходит 6 раз в год  
ISSN: 0023-2912
Журнал издается под руководством  
Отделения химии и наук о материалах РАН
Главный редактор
Л.Б. Бойнович
Редакционная коллегия:
С.Ю. Братская, С.З. Вацадзе, А.Я. Вуль, О.В. Дементьева, А.М. Емельяненко  
(зам. главного редактора), К.А. Емельяненко, Н.М. Задымова, О.А. Кабов,  
М.А. Калинина (зам. главного редактора), С.Н. Калмыков, М.Ю. Королёва,  
Н.М. Кузнецов (ответственный секретарь), В.Г. Куличихин, А.М. Музафаров,  
В.В. Назаров, Б.А. Носков, Г.А. Петухова, В.Д. Соболев, А.Н. Филиппов,  
А.Р. Хохлов, А.Ю. Шолохова (зав. редакцией), О.А. Шилова, Ю.А. Щипунов
Международный консультативный совет:
A. Amirfazli (Канада), K.D. Danov (Болгария), J. Drelich (США), 
P. Kekicheff (Франция), K. Kurihara (Япония), S. Magdassi (Израиль), 
H. Ohshima (Япония), G. Palasantzas (Нидерланды), D. Parsons (Италия), 
A.I. Rusanov (Россия)
Зав. редакцией А.Ю. Шолохова
Адрес редакции: 119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4, комн. 145,
тел. 8 495 955-46-25
E-mail: colljour@mail.ru
Москва
ФГБУ «Издательство «Наука»
© Российская академия наук, 2024
© Редколлегия “Коллоидного журнала” 
     (составитель), 2024

СОДЕРЖАНИЕ
Том 86, номер 5, 2024
Модифицирование как способ регулирования энергетических характеристик  
и функционализации поверхностей твердых тел
Ю.Г. Богданова, В.Д. Должикова 
519
Формирование гибридных мембран для обессоливания водных растворов методом  
мембранной дистилляции
И.И. Виноградов, Н.А. Дрожжин, Л.И. Кравец, А. Россоу, Т.Н. Вершинина, А.Н. Нечаев 
533
Управление смачивающей способностью материала путем локального колебательного  
воздействия на межфазный слой
Е.Н. Голубина, Н.Ф. Кизим  
549
Электростатическое взаимодействие диэлектрических частиц в растворе электролита
С.И. Гращенков 
561
Создание гидрофильных кремнийорганических покрытий и исследование их стойкости  
к факторам, сопровождающим коронный разряд
К.А. Емельяненко, О.А. Рябкова, Н. Денман 
571
Стабильность ионогелей при контакте с водой: влияние гидрофобности полимерной  
матрицы и растворимости ионной жидкости
С.Ю. Котцов, А.О. Бадулина, Э.А. Труфанова, Г.С. Таран, А.Е. Баранчиков, А.В. Нелюбин,  
А.Н. Малкова, М.Е. Никифорова, С.А. Лермонтов, В.К. Иванов 
579
Атмосферостойкие органосиликатные покрытия с улучшенными показателями водостойкости
Л.Н. Красильникова, Я.А. Хамидулин, В.И. Вощиков, Е.Д. Васильева, А.К. Кычкин,  
Ван Чи Нгуен, А.М. Николаев, Ю.Е. Горшкова, О.А. Шилова 
595
Исследование возможности создания анизотропных высокогидрофобных полимерных  
поверхностей с использованием ионно-трековой технологии
М.А. Кувайцева, П.Ю. Апель 
608
Модификация супергидрофильных поверхностей с антибактериальными свойствами  
для повышения их стойкости к загрязнению волокнами при санитарной обработке
Ф.Ш. Омран, В.В. Каминский 
625

Фотоиндуцированная супергидрофильность диоксида титана: влияние гетеровалентного  
допирования металлами
А.В. Рудакова, К.М. Буланин 
640
Управление технологическими параметрами детонационного напыления для получения  
покрытий на основе диоксида титана с заданными смачивающими свойствами 
В.В. Сирота, С.Е. Савотченко, В.В. Строкова, Д.С. Подгороный, С.В. Зайцев,  
А.С. Чуриков, М.Г. Ковалева 
655
Динамические поверхностные свойства сополимеров стирола и гидрофобизированного 
4-винилбензилхлорида на границе воздух-вода
А.Д. Хребина, П.С. Власов, И.М. Зорин, А.А. Лезов, А.Р. Рафикова,  
П.С. Челушкин, Б.А. Носков 
667
 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ,  2024, том 86, № 5,  с.  519–532
УДК 544-77: 544-72
МОДИФИЦИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ 
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК  
И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
©2024 г. Ю. Г. Богданова*, В. Д. Должикова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет,  
Ленинские горы, д. 1, стр. 3, Москва, 119991, Россия
*e-mail: yulibogd@yandex.ru
Поступила в редакцию 29.05.2024 г.
После доработки 08.07.2024 г.
Принята к публикации 09.07.2024 г.
Проведено модифицирование поверхностей твердых тел (золота, серебра, полимеров) адсорбционными слоями различных модификаторов. Методами измерения краевых углов и пьезокварцевого микровзвешивания определены оптимальные условия модифицирования. Рассчитана степень заполнения поверхностей адсорбционным слоем, и проведено сопоставление расчетных 
данных с результатами прямого измерения адсорбции. Определена поверхностная энергия модифицирующих слоев и показаны возможности применения модифицированных твердых тел 
в качестве функциональных материалов.
Ключевые слова: смачивание, адсорбционные слои, модифицирование, поверхностная энергия, пьезокварцевое микровзвешивание
DOI: 10.31857/S0023291224050019 EDN: ABDDHB 
ВВЕДЕНИЕ
Регулирование поверхностных свойств твердых тел является актуальной проблемой современного материаловедения при решении многих 
практических задач [1, 2]. Одним из методов такого регулирования является модифицирование 
твердых поверхностей адсорбционными слоями 
поверхностно-активных веществ (ПАВ), белков, 
полиэлектролитов. При модифицировании адсорбционные слои изменяют поверхностные свойства подложки, а выбор условий эксперимента 
(концентрация раствора, время модифицирования, 
температура) дает возможность получить необходимую степень гидрофобизации или гидрофилизации поверхности, а также степень ее заполнения 
адсорбционным слоем, содержащим определенные 
функциональные группы. 
Модифицирование высокоэнергетических поверхностей происходит за счет электростатического или химического связывания молекул ПАВ, 
которые прочно закрепляются на поверхности. 
Монослойное заполнение поверхности адсорбционным слоем приводит к гидрофобизации исходно гидрофильной подложки. При увеличении 
концентрации ПАВ формируется бислой, внешняя часть которого непрочно связана с монослоем 
и легко удаляется с поверхности при промывании 
образца [3, 4]. 
Перспективными модификаторами высокоэнергетических поверхностей являются самоорганизующиеся монослои (СОМ) кремний-, азот-, 
селен- и серосодержащих органических веществ, 
молекулы которых в результате ковалентного связывания с поверхностью образуют упорядоченные 
структуры [5, 6]. Использование СОМ дает возможность получать материалы с определенными характеристиками (транспорт заряда, биологическая, 
фотохимическая, каталитическая активность). 
Варьирование концевых функциональных 
групп молекул модификатора дает возможность тонко регулировать свойства твердой поверхности. Так, поверхностную энергию золота 
σsv = 1650 мДж/м2 в результате модифицирования 
СОМ тиолов и дисульфидов можно снизить до величин σsv = (18–40) мДж/м2, характерных для низкоэнергетических поверхностей (тефлон, полиимиды, парафин, поликарбонаты) [7]. Использование смешанных монослоев тиолов с концевыми 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
520 
БОГДАНОВА, ДОЛЖИКОВА
СН3- и СООН-группами позволяет тонко регулировать поверхностную энергию модифицирующего 
покрытия и демонстрирует изменение поверхностной энергии в интервале (20–80) мДж/м2 [8]. 
Модифицирование гидрофобных низкоэнергетических поверхностей адсорбционными слоями ПАВ приводит к их гидрофилизации, однако в 
этом случае модифицирующие слои закрепляются 
непрочно и полностью удаляются с поверхности 
при промывании в воде [9]. 
Универсальными модификаторами поверхностей твердых тел различной природы являются 
белки [10]. Специфика модифицирующего действия белков обусловлена дифильной природой их 
макромолекул. Известно, что адсорбционные слои 
белков гидрофобизируют гидрофильные подложки, обеспечивая увеличение краевых углов воды 
на их поверхности до 60°. Модифицирование гидрофобных подложек приводит к гидрофилизации 
их поверхности и снижению краевых углов воды 
на них до 70° [10]. Адсорбция белков может быть 
и полислойной, однако прочно связывается с поверхностью только первый монослой макромолекул. Также известно, что при отсутствии десорбции с поверхности макромолекул белков в целом 
возможна обратимость адсорбции их отдельных 
сегментов [10, 11]. 
Синтетические полиэлектролиты (ПЭ) в качестве модификаторов твердых поверхностей изучены, в основном, при взаимодействии с гидрофильными (высокоэнергетическими) поверхностями. Процессы, происходящие на гидрофобных 
(низкоэнергетических) поверхностях, исследованы 
в меньшей степени. Известны данные по модифицированию тефлона растворами полиакриловой и 
полиметакриловой кислот [12]. Установлена необратимая адсорбция модификаторов и незначительная гидрофилизация поверхности полимера: 
краевые углы воды изменяются от θ = 110° на исходной поверхности тефлона до θ ≈ 90° на модифицированной поверхности. Показано, что при 
адсорбции катионного полиэлектролита (хлорида 
полидиметилдиаллиламмония) на поверхности гидрофобизированного стекла образуются недеформируемые, структурированные плотные слои, при 
этом отмечена частичная десорбция макромолекул 
ПЭ [13].
Модифицирующее действие полиэлектролитов 
по отношению к поверхностям полимерных материалов представляет интерес в связи с широким 
использованием полимеров для решения практических задач в области биомедицины и мембранного материаловедения. Важным аспектом 
использования синтетических ПЭ в качестве модификаторов является то, что их адсорбция имеет 
необратимый характер, но при этом, в отличие от 
белковых молекул, в адсорбционных слоях не происходит денатурация ПЭ.
Чрезвычайная чувствительность краевых углов 
к состоянию и структуре поверхностного слоя 
позволяет использовать метод измерения краевых углов для определения ряда поверхностных 
характеристик твердого тела [2, 7]. Метод давно 
применяется в физико-химических исследованиях свойств поверхностей и дает возможность на 
основании экспериментальных значений краевых 
углов рассчитать коэффициент шероховатости и 
степень неоднородности поверхности, определить 
преимущественную ориентацию молекул в адсорбционных слоях, оценить степень заполнения 
поверхности модификатором, а также определить 
поверхностную энергию твердого тела с учетом 
вклада дисперсионных и недисперсионных составляющих [14]. Метод является экспрессным, 
доступным и в сочетании с другими методами физико-химических исследований дает возможность 
получить исчерпывающую информацию о поверхностных свойствах твердого тела. 
Цель работы – продемонстрировать подходы к 
получению материалов определенного функционального назначения путем модифицирования поверхностей твердых тел для решения конкретных 
практических задач, а также показать возможности 
использования метода смачивания для контролируемого модифицирования. 
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе модифицировали поверхности золота, 
серебра и полимеров (полистирол, нафион-117). 
Выбор металлов в качестве объектов исследования 
обусловлен тем, что они являются перспективными материалами для компактных катализаторов и 
носителей лекарственных веществ (ЛВ), а также 
удобством исследования самоорганизации на их 
поверхности монослоев серосодержащих соединений методом пьезокварцевого микровзвешивания (ПМ), поскольку чувствительным элементом 
датчиков микровесов – кварцевых резонаторов – 
является золотой или серебряный электрод. Были 
использованы кварцевые резонаторы АТ-среза с 
золотыми электродами (толщина 200 нм, диаметр 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
 
 МОДИФИЦИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ 
521
~ 13 мм) и пластинки кремния (5×5×0,5  мм) с 
вакуумно-напыленным слоем золота (толщина 
50 ± 10 нм) фирмы “HT-MDT”. Также в работе 
использовали резонаторы с серебряными электродами (толщина 200 нм, диаметр ~ 6 мм). 
Выбор полимеров в качестве объектов исследования обусловлен тем, что полистирол широко 
используется для изготовления вспомогательных 
приспособлений биомедицинского назначения, 
а изучение закономерностей модифицирования 
плотных мембран на основе нафиона актуально 
для регулирования их транспортных и разделительных свойств. Кроме того, пленки этих полимеров 
могут быть нанесены на датчики микровесов, что 
дает возможность исследовать закономерности их 
модифицирования методами ПМ и смачивания на 
одних и тех же образцах.
Полистирол (ПС) был синтезирован в Институте проблем химической физики РАН, средневесовая молярная масса Мw = 4.3·104, отношение 
средневесовой и среднечисловой молярной масс 
Мw/Mn = 2.1, остаточное количество мономера 
0.2–0.3%. Пленки ПС наносили на твердый носитель из 0.5% раствора полимера в толуоле с последующим высушиванием в течение 24 ч на воздухе 
при комнатной температуре. Пленки аттестовали 
по краевым углам натекания (θа = 86°) и оттекания (θr = 84°) воды. Небольшой гистерезис краевых 
углов Δθ = θа – θr = 2° свидетельствует о достаточной однородности поверхности пленки. 
Пленки нафиона (НФ) (Sigma Aldrich, эквивалентный вес EW = 1100 г/моль, плотность 
d = 1.5 г/см3) наносили из 5% раствора полимера 
в водных растворах алифатических спиртов, плотность раствора d = 0.874 г/см3 с последующим высушиванием в течение 24 ч на воздухе при комнатной температуре. Пленки характеризуются небольшим гистерезисом краевых углов Δθ = θа – θr = 
= 83° – 80° = 3°. Толщину пленок полимеров определяли методом ПМ [15, 16]. Она составила 200 нм 
и 1.5 мкм для ПС и НФ соответственно.
Пленки полистирола и нафиона модифицировали водными растворами катионного полиэлектролита ‒ хлорида полидиметилдиаллиламмония 
(ПДАДМАХ), (“Wako Chemicals”), М = 100000, 
EW = 161.7, d = 1.22 г/см3. 
Растворы готовили разбавлением исходного 
20% водного раствора, область исследованных концентраций С = 0.1–1.0%, рН = 6.5. В этой области 
концентраций макромолекулы полиэлектролита 
находятся в состоянии клубка [10], размер которого, по данным светорассеяния, R = 20 нм (Zetatrac, 
Microtrac Inc., США). Мембраны НФ хорошо удерживают воду [17], поэтому перед модифицированием поверхности полимера методом ПМ определяли водопоглощение пленки в зависимости от 
времени ее контакта с водой (W%), которое представляет собой отношение массы воды в набухшей 
мембране (mwet) к массе сухой пленки (mdry): 
 
           W
m
m
m
=
−
wet
dry
dry
·
%.
100
                 (1)
Пленки НФ выдерживали различное время (от 
2 до 48 ч) в воде, высушивали, затем рассчитывали 
сорбцию воды и на основании полученных результатов для дальнейшей работы отбирали образцы, 
полностью насыщенные водой. Отобранные таким 
образцом пленки выдерживали различное время в 
растворе ПДАДМАХ (С = 3.5‧10–5 М), промывали 
в воде, высушивали и определяли содержание поликатиона в пленке методом ПМ. На каждом этапе 
исследования изменение свойств поверхности НФ 
контролировали измерениями краевых углов. 
На поверхности золота изучали самоорганизацию монослоев (СОМ) дисульфида на основе 2-пиридилбензимидазола (L1), а на поверхности серебра  – липоевой кислоты (L2) (1,2-итиоланд-3-пентановая кислота), представляющей 
собой циклический дисульфид (табл. 1). Оба дисульфида не растворимы в воде, поэтому использовали их растворы в метаноле с концентрацией 
С = 10–3 М.
Пластинки с напыленным золотом и серебряные резонаторы выдерживали в течение различных 
промежутков времени в растворах соответствующих лигандов, высушивали на воздухе и измеряли 
на поверхности краевые углы натекания θa и оттекания θr воды на модифицированной поверхности. 
Для проведения комплексообразования монослоя 
L1 использовали раствор соли СоCl2 в этаноле с 
концентрацией C = 10–3 М.
Краевые углы измеряли в закрытой камере с 
помощью горизонтального микроскопа с гониометрической приставкой. Точность измерения 
краевых углов ± 1°. Для каждой исследованной 
поверхности было проведено измерение углов не 
менее, чем 5 капель (пузырьков), нанесенных в 
различные места подложки; для характеристики 
поверхностей в статье представлены средние значения краевых углов тестовых жидкостей. При 

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
522 
БОГДАНОВА, ДОЛЖИКОВА      
использовании подложек малого размера средние 
значения рассчитывали по результатам измерений 
краевых углов на поверхности 5 образцов. 
Для краевых углов воды рассчитывали величину порядкового гистерезиса Δθ = (θa – θr), которая 
характеризует степень однородности поверхности 
[1]. Это позволило не только охарактеризовать исходные объекты, но и проследить кинетику формирования адсорбционных слоев. Разброс значений краевых тестовых жидкостей для большинства 
исследованных поверхностей сопоставим с точностью их определения и составляет ± 1°, для поверхностей, характеризующихся величиной Δθ ≥ 3° 
коридор значений краевых углов несколько выше 
(± 2°, ± 3° в зависимости от величины гистерезиса).
Степень заполнения поверхности модифицирующим слоем рассчитывали на основании теории 
смачивания гетерогенных поверхностей по уравнению Касси:
 
   cos
cos
(
)cos
,
θ
θ
θ
=
+
−
X
X
1
2
1
 
     (2)
где θ1 и θ2 – краевые углы воды на однородных поверхностях типа 1 и 2; Х и (1 – Х) – доли площади, 
занимаемой этими участками, соответственно [2, 
7, 8]. 
Расчет поверхностной энергии модифицированных поверхностей (σSV) c учетом вклада дисперсионной (σd
SV) и полярной (σр
SV) составляющих 
проводили по уравнениям молекулярной теории 
смачивания (двухжидкостной метод, приближение 
Оуэнса-Вендта-Кабли) [14]:
σ
θ
σ
σ
σ
σ
LV
LV
SV
LV
SV
(
cos )
(
)
(
)
,
/
/
1
2
2
1 2
1 2
+
=
+
d
d
p
p
     (3)
где индексы “d” и “p” означают вклад дисперсионных и недисперсионных (полярных) взаимодействий, соответственно, в величину поверхностного натяжения жидкости σLV и поверхностную энергию твердого тела σSV. По Фоуксу, σSV = 
σd
SV + σp
SV [18]. В качестве тестовых жидкостей с 
известными значениями поверхностного натяжения использовали воду (Н2О), этиленгликоль 
(ЭГ), йодистый метилен (CH2I2), гексадекан (ГД) 
[19]. Точность определения величины σSV составляет 0.7 мДж/м2.
Адсорбцию (Г) модификаторов на твердой поверхности определяли методом ПМ [15]. 
Таблица 1. Характеристики модификаторов
Модификатор
Структурная формула
Мол. вес
Растворитель
L1
620
Метанол
L2
206
Метанол
ПДАДМАХ
100000
Вода

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
 
МОДИФИЦИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ 
523
Количество адсорбированного вещества рассчитывали по уравнению:
Г  = 
 = 
/
.76·
·10  [ /
],
f
-8
2
Δ
Δ
Δ
m
f C
f
−
= −1
г см
    (4)
где Δf – изменение частоты (Гц), Δm – изменение 
массы на единицу площади (г/см2) чувствительной части резонатора (поверхности электрода), 
Сf = 56.75∙106 Гц∙см2/г – коэффициент массовой 
чувствительности резонаторов с собственной частотой колебаний f0 = 5 МГц, использованных в 
данной работе [16]. Точность измерения f составляет 1 Гц.
При самоорганизации монослоя L1 на поверхности золота и его комплексообразовании с ионами Со (II) измерения адсорбции проводили в растворе (in-situ) в специальной тефлоновой ячейке 
на приборе QCM100 (Stanford Research Systems, 
США). Резонатор с золотым электродом выдерживали в растворителе в течение определенного времени. Затем растворитель удаляли, вводили в измерительную ячейку раствор лиганда и фиксировали 
изменение (сдвиг) частоты Δf колебаний сенсора 
во времени. После установления Δf = const, что соответствует завершению формирования моно слоя, 
с модифицированной поверхности золота удаляли растворитель, измеряли краевые углы тестовых жидкостей и по уравнению (1) рассчитывали 
σSV монослоя. Затем резонатор, модифицированный лигандом, помещали в 10–3 М раствор CоCl2 
в этаноле и определяли сдвиг частоты при комплексообразовании. После завершения процесса 
комплексообразования рассчитывали количество 
ионов металла, которое связалось с монослоем 
лиганда. Во всех остальных случаях датчики микровесов c серебряными электродами (с полимерной пленкой или без нее) выдерживали различное 
время в соответствующих растворах, промывали, 
высушивали и проводили измерения величины f в 
закрытой термостатированной камере. Частоту колебаний измеряли с помощью частотомера Ч3_54 
(Россия) с точностью ± 1 Гц. Точность определения адсорбции 10–8 г/см2. Все измерения проводили при 20°С.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Получение компактных катализаторов
Результаты по смачиванию пластинок золота, 
модифицированных СОМ лиганда L1, демонстрируют увеличение гистерезиса краевых углов воды 
при времени контакта раствора модификатора с 
поверхностью t < 1 мин. Дальнейшее уменьшение 
гистерезиса краевых углов Δθ с увеличением времени модифицирования (табл. 2) свидетельствует 
о том, что монослой становится более однородным [1], при этом величины σp
SV возрастают, а σd
SV 
уменьшаются. 
Рост величин полярных и уменьшение дисперсионных компонент поверхностной энергии указывает на увеличение количества полярных групп 
в монослое при его формировании на поверхности золота. Расчет по уравнению (2) показывает, 
что полное заполнение поверхности золота монослоем происходит через два часа после контакта 
подложки с раствором L1. Поверхностная энергия 
монослоя составляет σSV = σd
SV + σp
SV = (9 + 36) =  
Таблица 2. Характеристики СОМ L1 на поверхности золота в зависимости от времени модифицирования t
Время
t, мин
Краевые углы воды θ, град.
θЭГ, град.
Поверхностная энергия, мДж/м2
Х, %
θа
θr
Δθ
σd
SV
σp
SV
σSV
0
80
76
4
–
–
–
–
0.5
76
45
31
55
16.6
13.3
29.9
17
1
74
52
22
54
15.3
16.2
31.5
26
5
73
54
19
52
16.3
15.5
31.8
30
10
69
61
8
53
11.1
22.4
33.5
46
15
66
57
9
48
12.6
23.4
36.0
58
30
65
57
8
48
11.6
25.1
36.7
62
60
63
60
3
45
12.2
26.1
38.3
70
90
58
55
3
43
9.4
33.4
42.8
90
120
55
53
2
40
9.1
36.4
45.5
100
1440
55
54
1
40
9.1
36.4
45.5
100

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
524 
БОГДАНОВА, ДОЛЖИКОВА      
= 45 (мДж/м2), что характерно, например, для полиимидов [7]. По данным ПМ (рис. 1), самоорганизация монослоя на золотом резонаторе происходит приблизительно в течение двух часов. Хорошее 
согласие времени формирования модифицирующих слоев, определенного методами ПМ и смачивания (рис. 1, табл. 2), демонстрирует корректность 
метода измерения краевых углов для исследования 
кинетики формирования СОМ. 
После промывания модифицированного резонатора в метаноле и высушивания на его поверхности были измерены краевые углы воды и этиленгликоля (их значения составили 55° и 42°, соответственно) и рассчитана поверхностная энергия 
монослоя. Ее величина σSV = σd
SV + σp
SV = (8 + 38) =  
= 46 мДж/м2 оказалась близка к значению, полученному для монослоя СОМ на поверхности золотых пластинок (табл. 2).
20
20
10
0
0
–10
–20
–30
–40
–50
–60
40
60
80
100 120 140 160 180
Время, мин
Сдвиг частоты, Гц
Рис. 1. Кинетика самоорганизации СОМ L1 на поверхности золота.
Данные ПМ показывают, что процесс комплексообразования L1 с ионами Co (II) завершается 
приблизительно в течение 1 часа (рис. 2), а соотношение L1 : Me в монослое составляет 1 : 1. Известно, что самоорганизация дисульфидов на поверхности золота сопровождается разрывом S-S-связи, 
поэтому с поверхностью подложки связываются 
два одинаковых фрагмента молекулы лиганда [5]. 
Таким образом, монослой имеет структуру типа 
“сэндвич”: две молекулы тиолята связаны с одним 
ионом Со (II).
Комплексообразование концевых групп алкантиолов и дисульфидов с ионами переходных 
металлов дает возможность получать металлокомплексные поверхности для использования их в катализе. Одной из привлекательных особенностей 
закрепленных катализаторов является легкость их 
отделения от реагентов и продуктов реакции, а также возможность их многократного использования 
[20, 21].
Разработка эффективных носителей  
для доставки лекарственных веществ
Адсорбция тиолов и дисульфидов на поверхности наночастиц благородных металлов является 
одним из способов направленной доставки и повышения биодоступности серосодержащих не растворимых в воде ЛВ [22–25]. Величина адсорбции 
определяет эффективность иммобилизации ЛВ на 
поверхности носителя. Поэтому изучение закономерностей формирования адсорбционных слоев 
таких ЛВ на поверхности благородных металлов 
является важной научной задачей. В данном разделе представлены результаты исследования адсорбции липоевой кислоты на поверхности серебра. 
Липоевая кислота (L2, табл. 1) – ЛВ, которое относится к группе метаболических средств, обладает 
антиоксидантным и антидепрессивным действием, 
однако характеризуется достаточно низкой биодоступностью (~ 30% при пероральном применении) 
[23]. Наличие в молекулах липоевой кислоты дисульфидных фрагментов обеспечивает возможность 
использования серебра в качестве твердого носителя данного ЛВ.
Зависимость адсорбции L2 на поверхности серебра от времени контакта с раствором представлена 
на рис. 3. При t < 10 мин заметной самоорганизации дисульфида на поверхности серебра не обнаружено (табл. 3): изменения частоты колебаний 
датчика микровесов не происходит. Таким образом, на начальном этапе адсорбции существует инкубационный период, в течение которого величина 
Рис. 2. Кинетика комплексообразования СОМ L1  
с ионами Co (II).
20
20
15
10
5
0
0
40
60
80
90
10
30
50
70
100 
Время, мин
Сдвиг частоты, Гц
–5
–10
–15

КОЛЛОИДНЫЙ ЖУРНАЛ
том 86
№ 5
2024
 
МОДИФИЦИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ   
525
адсорбции L2 меньше предела чувствительности 
ПМ в условиях эксперимента. 
При t ≥ 10 мин адсорбция L2 увеличивается, 
причем при t = 10–120 мин. кинетическая кривая 
имеет вид, характерный для адсорбции Ленгмюра 
[1]. Среднему значению адсорбции при t = 1–2 ч 
Г = 4.7·10–6 моль/м2 соответствует площадь на 
молекулу в адсорбционном слое Sm = 1/(Г∙NA) = 
= 0.35 нм2
, что несколько меньше, чем площадь дисульфидного цикла L2 при его планарном расположении на поверхности (0.45 нм2). При увеличении 
времени контакта серебра с раствором L2 (t > 2 ч) 
снова наблюдается увеличение адсорбции с прохождением точки перегиба зависимости Г = f(t) при t 
~ 3 ч и выходом на плато при t = 5 ч, что свидетельствует о полислойном характере адсорбции (рис. 3, 
табл. 3). При t = 3 ч величина адсорбции соответствует площади на молекулу в адсорбционном слое 
Sm = 0.25 нм2, что близко к площади (S-S) группы. 
Исследование кинетики формирования адсорбционных монослоев липоевой кислоты на поверхности серебра методом ПМ показывает, что 
оно происходит поэтапно: при t ≤ 3 ч происходит 
ковалентное связывание L2 с поверхностью за 
счет разрыва S-S связи в цикле дисульфида и образования связи Ag-S [5], а затем – упорядочивание монослоя (рис. 4). При этом при бислойном 
заполнении поверхности серебра величина адсорбции в 2 раза превышает значение адсорбции 
L2, соответствующее монослойному заполнению 
подложки (табл. 3). Этот результат согласуется 
с представлениями о поэтапном формировании 
СОМ на поверхности благородных металлов, в соответствии с которыми продолжительность первого этапа может составлять от одной минуты до 
нескольких часов в зависимости от природы контактирующих веществ и условий эксперимента, а 
продолжительность второго этапа – десятки часов 
[26]. 
Таблица 3. Адсорбция L2 на поверхности серебра
t, время
5 мин. 10 мин. 15 мин. 30 мин.
1 ч
2 ч
3 ч
5 ч
6 ч 
8 ч
24 ч
‒Δf, Гц
-
1
2
3
5
6
8
15
15
15
15
Г∙108, г/см2
-
1.8
3.5
5.3
8.8
10.6
14.1
26.4
26.4
26.4
26.4
Г∙106, моль/м2
-
0.9
1.7
2.6
4.3
5.1
6.8
12.8
12.8
12.8
12.8
14
12
10
8
6
4
2
0
50
100
150
200
250
300
350
500
1000
1500
t, мин
Г · 106, моль/м2
Рис. 3. Кинетика адсорбции L2 на поверхности серебра.
Таблица 4. Краевые углы воды на поверхности серебра, модифицированной СОМ L2
Время, t
Ag
10 мин.
15 мин.
30 мин.
1 ч
2 ч
3 ч
Краевые углы θ, град.
θа
70
67
58
52
45
32
15
θr
68
55
51
47
42
30
14
Δθ = θа ‒ θr
2
12
7
5
3
2
1
Х, %
0
8
30
42
58
78
97