Печать
Просмотров: 5326

Носков Борис Анатольевич

Опубликовано в Личные страницы 11.02.2012

Носков Борис АнатольевичБорис Анатольевич Носков

Рабочий телефон: 4284093

Номер рабочего помещения: 1186

Электронная почта:borisanno@rambler.ru

Читаются курсы: «Коллоидная химия» (общий курс), «Физико-химическая механика», «Физико-химия капиллярных волн»

Основное направление исследований научной группы Б.А.Носкова – поверхностные явления в сложных жидкостях. Теоретические работы относятся, прежде всего, к распространению поверхностных волн в этих системах. В экспериментальных работах используются методы дилатационной поверхностной реологии, а также оптические методы и зондовая микроскопия. В настоящее время измерение поверхностных дилатационных реологических свойств становится одним из основных экспериментальных методом исследования межфазных слоев. Более раннее начало соответствующих работ по сравнению с исследовательскими центрами в Европе и США позволило небольшой группе из СПбГУ занять лидирующее положение в этой области науки. Основные результаты публикуются в ведущих международных журналах [3-27, 30-38], а также составляют содержание двух глав первой в мировой литературе монографии по межфазной реологии [29, 30]. Индекс Хирша – 17.

Подробная информация о научной работе

Каждый, кто начинает изучать поверхностные явления в жидкостях, сталкивается с крайне ограниченным набором доступных экспериментальных методов. Внимательный студент обнаруживает, что основная информация в соответствующих разделах учебников так или иначе связана с поверхностным натяжением. Если студент уже имеет некоторый опыт экспериментальной работы, то он может сделать вывод, что о поверхностных свойствах сложных жидкостей почти ничего неизвестно. Как это ни парадоксально звучит в двадцать первом веке, но возможный вывод начинающего исследователя не будет слишком далек от истины.

Поверхностное натяжение, безусловно, представляет важную величину, в значительной степени определяющую свойства жидкофазных дисперсных систем. Однако в настоящее время становится ясным, что роль поверхностного натяжения в некоторых случаях была преувеличена. Так, например, в работах последних лет было показано, что на устойчивость пен и эмульсий в большей степени влияют поверхностные реологические свойства. С другой стороны, из данных по поверхностному натяжению крайне трудно извлечь какую-нибудь информацию о структуре поверхностного слоя. Это, прежде всего, относится к растворам, содержащим макромолекулы, где поверхностное натяжение определяется локальной концентрацией сегментов в ближней области поверхностного слоя, а основную роль в динамических свойствах различных дисперсных систем играет дальняя область (область петель и хвостов макромолекул), где изменение локальной концентрации почти не влияет на поверхностное натяжение. В последние два десятилетия появилось несколько новых мощных методов исследования структуры поверхности жидкости. Прежде всего, это метод отражения нейтронов. Однако нейтронная рефлектометрия оказывается крайне дорогим экспериментальным методом и не может быть использована для рутинных исследований. Эта техника имеет также ряд других серьезных недостатков, ограничивающих ее возможности. Нейтронная оптика не позволяет получать  пучки с сечением меньше нескольких сантиметров. Это означает, что любая структурная информация неизбежно оказывается усредненной по поверхности, и метод неприменим к гетерогенных поверхностным пленкам. Кроме того, нейтронная рефлектометрия непригодна для кинетических исследований.

Представленные соображения показывают крайнюю актуальность разработки новых методов исследования поверхности жидкости. В последние годы значительное внимание уделяется методам дилатационной поверхностной реологии. Это тематика представляется одной из основных в группе Б.А. Носкова. Первые работы, посвященные теоретическим основам метода, были опубликованы около тридцати лет назад [1, 2]. В то время исследования по дилатационной поверхностной реологии только начинались в нескольких зарубежных университетах. В последующие годы интерес к этой области немного оживлялся и затем снова затухал. В результате все возникавшие исследовательские группы распались и в первое десятилетие двадцать первого века, когда резко возрос интерес к поверхностной дилатационной реологии, группа в СПбГУ оказалась единственной, имеющей длительный опыт в этой области. Все работы группы легко публиковались и публикуются в ведущих международных физико-химических журналах: Advances in Colloid and Interface Science, Current Opinion in Colloid and Interface Science, Journal of Chemical Physics, Journal of Physical Chemistry B and C, Macromolecules, Langmuir и других [3-27, 30-38]. Быстрый рост цитируемости этих работ (рис. 1) отражает также общий рост интереса к использованию методов поверхностной реологии для решения различных задач современного естествознания. Это, прежде всего, относится к группе наук, объединенных термином Soft Matter. Два года назад была опубликована первая в мировой литературе монография по поверхностной реологии [28, 29], частично отражающая научные результаты группы, в которой работают или работали трое из 111 наиболее цитируемых ученых СПбГУ (http://www.expertcorps.ru/science/whoiswho/by_aff/16590).  

Citation Report

Author=(Noskov B*A*)

Timespan=All Years.

This report reflects citations to source items indexed within All Databases.

Published Items in Each Year

Published Items in Each Year

The latest 20 years are displayed.
View a graph with all years.

Citations in Each Year

Citations in Each Year

The latest 20 years are displayed.
View a graph with all years.

Рис. 1. Распределение публикаций по годам и рост их цитируемости.

Более раннее начало исследований по поверхностной реологии в СПбГУ позволило избежать многих ошибок, совершаемых зарубежными исследователями в этой области. Так, за рубежом наиболее популярным оказывается метод колеблющейся капли. Соответствующее оборудование выпускается несколькими компаниями в США, Германии и Франции. Между тем, колебания висящей капли содержат заметный вклад нерадиальных мод, неучитываемый при аппроксимации формы капли с помощью уравнения Лапласа. Более того, испарение капли и колебания линии трехфазного контакта внутри капилляра приводят к большим ошибкам. Например, для некоторых систем иногда обнаруживается отрицательная поверхностная вязкость, что противоречит второму началу термодинамики. От этих недостатков свободны методы, используемые в СПбГУ.

В последние годы техническое оснащение лаборатории значительно улучшилось. На основе немецкого тензиометра компании Лауда была создана новая экспериментальная установка для измерения динамической поверхностной упругости методом колеблющегося кольца. Были приобретены микроскоп при угле Брюстера компании NFT (Германия), автоматический эллипсометр компании OPTREL (Германия) и тензиометр компании KSV (Финляндия). В настоящее время выделены средства и осуществляется покупка сдвигового поверхностного реометра компании Attension/Biolin Scientific (Швеция – Финляндия). После ввода в эксплуатацию этого прибора лаборатория поверхностных явлений СПбГУ становится наиболее технически оснащенной лабораторией в Восточной Европе по исследованию поверхностных явлений в жидкости. Технические возможности лаборатории оказываются вполне сопоставимыми с возможностями таких известных научных центров как лаборатория исследования поверхностных явлений в жидкости Института Макса Планка по коллоидной химии и химии поверхности.  

Исследовательская группа плодотворно сотрудничает с несколькими зарубежными организациями: Университетом Науки и Технологии Тайваня, Институтом Макса Планка по коллоидной химии и химии поверхности, Университетом Флоренции, Университетом Комплутенсе в Мадриде [5, 6, 8-11, 14-17, 19-28, 30-32, 34-38]. В настоящее время эта работа выполняется в рамках совместного международного проекта Европейского космического агентства PASTA (Particle stabilised emulsions and foams), в котором также принимают участие Университет Альберта (Канада), Университет Аристотеля в Фессалониках (Греция), Институт термодинамики и межфазных границ Совета по науке Италии, Университет Лафборо (Великобритания), Лафайет колледж (США), Исследовательский центр компании Нестле (Швейцария), Исследовательский центр компании Юниливер (Великобритания), Институт Лейбница по исследованию полимеров (Германия), Технологический университет  в Компьене (Франция) и Университет Поля Сезанна в Марселе (Франция).

Основные работы последних лет, поддержанные несколькими грантами РФФИ, посвящены трем различным системам. Было обнаружено, что дилатационные поверхностные реологические свойства оказываются особенно чувствительными к конформационным переходам белковых молекул в поверхностном слое [25, 27]. Большинство измеряемых поверхностных свойств монотонно изменяются в процессе адсорбции. В то же время изменения конформации макромолекул у межфазной границы могут приводить к локальным максимумам динамической поверхностной упругости. Этот результат позволил подойти к решению одной из фундаментальных задач структурной биологии – исследованию механизма развертывания белковых глобул под действием различных денатурантов на границе между двумя флюидными фазами. Было показано, что в поверхностном слое развертывание глобул может происходить при меньших концентрациях денатуранта, чем в объемной фазе [31, 34]. В настоящее время методы дилатационной поверхностной реологии применяются к широкому кругу различных белковых систем.

Обычно трудно себе представить, что поверхность прозрачного водного раствора может быть неоднородной. Выполненные исследования показали, что такие системы с микрогетерогенной поверхностью легко возникают, если в растворе одновременно имеется полиэлектролит и поверхностно-активное вещество (ПАВ) [20, 24, 32, 35, 36]. В работах группы было показано, что при достижении некоторой критической концентрации ПАВ в поверхностном слое самопроизвольно возникают наночастицы и наблюдаются резкие изменения динамических поверхностных свойств. В частности, система становится нелинейной, и малые колебания площади поверхности приводят к генерации высших гармоник при колебаниях поверхностного натяжения. Обнаруженный эффект предполагается использовать для исследования взаимодействия биополимеров с ПАВ в поверхностном слое. Такого рода системы находят широкое применение в медицине, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности.  

В настоящее время начинают широко изучаться поверхностные пленки наночастиц различной химической природы. Этой задаче, в частности, посвящен международный проект PASTA, в котором принимает участие группа из СПбГУ. Использование наночастиц проводит к исключительно высокой устойчивости пен и эмульсий и позволяет создать такие новые материалы как «сухая вода» (микрокапли воды, стабилизированные пленокой наночастиц) или нанокапсулы с возможностью регулирования размера пор. Предварительные результаты, полученные в лаборатории поверхностных явлений СПбГУ для дисперсий наночастиц, указывают на аномально высокую динамическую поверхностную упругость этих систем, что в значительной степени объясняет свойства коллоидов, стабилизированных наночастицами.

Более подробную информацию о полученных в последнее время результатах можно найти в обзорах [28-30, 33, 37].

Литература

  1. Б.A. Носков, Динамическая поверхностная упругость растворов ПАВ, Коллоидн. Журн., Т. 44, N 3, С. 492-498, 1982.
  2. Б.A. Носков, Динамическая поверхностная упругость растворов ПАВ и устойчивость капиллярных волн, Коллоидн. Журн., Т. 45, N 4, С. 689-694, 1983.
  3. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, Kinetic study of sodium decyl sulfate solutions by the capillary wave method, Langmuir, V.12, N 14, P.3399-3403, 1996.
  4. B.A. Noskov, Fast adsorption at the liquid-gas interface, Adv. Colloid Interface Sci., V.69, P.63-130, 1996.
  5. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, R. Miller, Anomalous damping of capillary waves in systems with insoluble monolayers of alkyldimethylphosphine oxides, Langmuir, V. 13, N 2, P. 295-298, 1997.
  6. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, R. Miller, Dynamic surface properties of phosphine oxides: a capillary wave study, J. Colloid Interface Sci., V. 188, N 1, P. 9-15, 1997.
  7. B.A. Noskov, Dynamic properties of heterogeneous surface films: multiple scattering of capillary waves, J. Chem. Phys., V. 108, N 2, P. 807-815, 1998.
  8. B.A. Noskov, G. Loglio, Dynamic surface elasticity of surfactant solutions, Colloids Surf. A, V. 143, N 2-3, P. 167-183, 1998.
  9. B.A. Noskov, D.A. Alexandrov, R. Miller, Dynamic surface elasticity of micellar and nonmicellar solutions od dodecyldimethyl phosphine oxide. Longitudinal wave study, J. Colloid Interface Sci., V. 219, N 1, P. 250-259, 1999.
  10. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, D.A. Alexandrov, G. Loglio, R. Miller, Dynamic surface properties of solutions of polyethylene oxide and polyethylene glycols, J. Phys. Chem. B, V. 104, P. 7923 - 7931, 2000.
  11. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, D.A.  Alexandrov, G. Loglio, R. Miller, Dilational viscoelasticity of spread and adsorbed polymer films, Food Colloids. Fundamentals of Formulation,DickinsonE., Miller R. Eds., Royal Society of Chemistry,Cambridge, 2001, P. 191-197.
  12. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, Adsorption from micellar solutions. Surfactants: Chemistry, Interfacial Properties, Applications; Moebius D., Miller R. Eds., Elsevier,Amsterdam, 2001, P. 401-509.
  13. B.A. Noskov, Kinetics of adsorption from micellar solutions, Adv. Colloid Interface Sci., V. 95, N 1, P. 237-293, 2002.
  14. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, R. Miller, Dynamic properties of poly(styrene) - poly(ethylene oxide) diblock copolymer films at the air-water interface. J. Colloid Interface Sci., V. 247, N 1, P. 117-124, 2002.
  15. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, R. Miller, Dynamic surface properties of poly(vinylpyrrolidone) solutions, J. Colloid Interface Sci., 2002, V. 255, N 2, P. 417-424.
  16. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, A. Yu. Bilibin, I.M. Zorin, R. Miller, Dilational surface viscoelasticity of polymer solutions. Adv. Colloid Interface Sci., V. 104, P. 245-271 2003.
  17. B.A. Noskov, S.N. Nuzhnov, G. Loglio, R. Miller, Dynamic surface properties of sodium poly(styrenesulfonate) solutions, Macromolecules,V. 37, N 2, P.2519-2526, 2004.
  18. B.A. Noskov, Anatoly Ivanovich Rusanov, Adv. Colloid Interface Sci.,V. 110, P. 1-3 2004.
  19. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, A. Yu. Bilibin, D.O. Grigoriev, G. Loglio, I.M. Zorin, R. Miller, Dynamic surface properties of poly(N-isopropylacrylamide) solutions, Langmuir, V. 20, N 22, P. 9669-9676, 2004.
  20. B.A. Noskov, G. Loglio, R. Miller, Dilational Viscoelasticity of Polyelectrolyte/Surfactant Adsorption Films at the Air/Water Interface: Dodecyltrimethylammonium Bromide and Sodium Poly(styrenesulfonate), J. Phys. Chem. B, V. 48, P.18615-18622, 2004.
  21. B.A. Noskov, A.V. Akentiev, D.O. Grigoriev, G. Loglio, R. Miller, Ellipsometric study of nonionic polymer solutions, J. Colloid Interface Sci. V. 282, P. 38-45, 2005.
  22. 22. B.A. Noskov, S.-Y. Lin, G. Loglio, R.G. Rubio, R. Miller, Dilational Viscoelasticity of PEO-PPO-PEO Triblock Copolymer Films at the Air-Water Interface in the Range of High Surface Pressures, Langmuir, V. 22, N 6, P. 2647-2652, 2006.
  23. 23. B.A. Noskov, G. Loglio, S.-Y. Lin, R. Miller, Dynamic Surface Elasticity of Polyelectolyte/Surfactant Adsorption Films at the Air/Water Interface: Dodecyltrimethylammonium Bromide and Copolymer of Sodium 2-acrylamido-2-methyl-1-propansulfonate with N-isopropylacrylamide, J. Colloid Interface Sci, V.301, N 2, P. 386-394, 2006.
  24. 24. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, Dynamic Surface Properties of Polyelectrolyte/Surfactant Adsorption Films at the Air/Water Interface: Polydiallyl- dimethylammonium Chloride and Sodium Dodecylsulfate, Langmuir, V.23, N 19, P. 9641-9651, 2009.
  25. 25. B.A. Noskov, A.V. Latnikova, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, Dynamic Surface Elasticity of β-casein Solutions in the Course of Adsorption Process, J. Phys. Chem. C, V.111, P. 16895-16901, 2007.
  26. 26. B.A. Noskov, A.G. Bykov, D.O. Grigoriev, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, Dilational Viscoelasticity of Polyelectrolyte/Surfactant Adsorption Layers at the Air/Water Interface: Poly(vinyl pyridinium chloride) and Sodium Dodecylsulfate, Colloids Surf., V. 322, P. 71-78, 2008.
  27. 27. A.V. Latnikova, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, B.A. Noskov, Impact of Surfactant Additions on Dynamic Properties of β-Casein Adsorption Layers, J. Phys. Chem. C, V.112, P. 6126-6131, 2008.
  28. 28. F. Monroy, F. Ortega, R.Rubio, B.A. Noskov, Rheology studies of spread and adsorbed polymer layers, In: “Interfacial Rheology”, R.Miller, L. Liggieri Eds., Brill,Leiden–Boston, 2009, Vol. 1, 178-252.
  29. 29. B.A. Noskov, Capillary waves in interfacial rheology, In: “Interfacial Rheology”, R.Miller, L. Liggieri Eds., Brill,Leiden–Boston, 2009, Vol. 1, 103-136.
  30. 30. Cs. Kotsmar, V. Pradines, V.S. Alahverdjieva, E.V. Aksenenko, V.B. Fainerman, V.I. Kovalchuk, M.E. Leser, B.A. Noskov, R. Miller, Thermodynamics, adsorption kinetics and rheology of mixed protein–surfactant interfacial layers, Adv. Colloid Interface Sci., V. 150, 41-54, 2009.
  31. 31. B.A. Noskov, D.O. Grigoriev, A.V. Latnikova, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, Impact of Globule Unfolding on Dilational Viscoelasticity of b-Lactoglobulin Adsorption Layers, The Journal of Physical Chemistry B, 2009, V. 113, 13398-14404.
  32. 32. A.G. Bykov, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, B. A. Noskov, Kinetics of Adsorption Layer Formation in Solutions of Polyacid/Surfactant Complexes, J. Phys. Chem. C, V. 113, 5664-5671, 2009.
  33. 33. B.A. Noskov, Dilational surface rheology of polymer and polymer/surfactant solutions, Current Opinion in Colloid & Interface Science, V. 15, 229-236, 2010.
  34. 34. B.A. Noskov, A.A. Mikhailovskaya, G. Loglio, R. Miller, Bovine Serum Albumin Unfolding at the Air/Water Interface as Studied by Dilational Surface Rheology, Langmuir, V. 21, N 2, 17225-17231, 2010.
  35. 35. A.G. Bykov, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, B.A. Noskov, Dynamic surface properties of polyethylenimine and sodium dodecylsulfate complex solutions, Colloids Surf. A, V. 367, 129-132, 2010.
  36. 36. A.G. Bykov, S.-Y. Lin, G. Loglio, V.V. Lyadinskaya, R. Miller, B.A. Noskov, Impact of surfactant chain length on dynamic surface properties of alkyltrimethylammonium bromide/polyacrylic acid solutions, Colloids Surf. A, V. 354, 382-389, 2010.
  37. 37. B.A. Noskov, G. Loglio, R. Miller, Dilational surface visco-elasticity of polyelectrolyte/surfactant solutions: formation of heterogeneous adsorption layers, Adv. Colloid Interface Sci., V. 168, P. 179-197, 2011.
  38. 38. A.A. Mikhailovskaya, B.A. Noskov, S.-Y. Lin, G. Loglio, R. Miller, Formation of protein/surfactant adsorption layer at the air/water interface as studied by dilational surface rheology, J. Phys. Chem. B, V. 115, N 33, P. 9971-9979, 2011.

Ответственный за содержание сайта Института химии: Роман Зумберов, r.zumberov@spbu.ru