Насколько устойчивы макродиполи биоинспирированных молекулярных электретов на основе антраниламида?

Диполи повсеместны, а их влияние на материалы и границы раздела затрагивает многие стороны повседневной жизни. Несмотря на их важность, диполи пока используются недостаточно, часто из-за нехватки знаний о структурах, которые их создают. Электреты — электростатические аналоги магнитов — характеризуются упорядоченными электрическими диполями. В этой работе мы изучили структурную динамику биоинспирированных олигомерных электретов на основе антраниламидных фрагментов. Мы провели моделирование динамики с использованием силового поля, учитывающего динамическую поляризацию, в различных растворителях. Результаты показывают, что макродиполи линейно возрастают с длиной олигомера; их величина в значительной степени зависит от полярности растворителя, его способности образовывать водородные связи, а также от боковых цепей антраниламидных фрагментов. Повышение полярности растворителя увеличивает дипольные моменты структур электретов, но ослабляет воздействие диполей на молекулярные фрагменты за пределами сольватационных полостей. Первое связано с усилением поля реакции Онзагера, второе — с экранированием полей, создаваемых диполями. Динамика растворителя в значительной степени определяет флуктуации и величину диполей электретов. Образование водородных связей с растворителем ослабляет макродиполи, не нарушая внутримолекулярных водородных связей, которые поддерживают вытянутую конформацию. Результаты этой работы позволяют сформулировать принципы создания нового класса органических материалов с регулируемыми электронными свойствами. В HTML-версии статьи доступна анимированная иллюстрация к оглавлению, показывающая последовательность траекторий молекулярной динамики коротких и длинных молекулярных электретов в трёх растворителях с разной полярностью.