Лаборатории принадлежит авторство пионерских исследований в области теории гребнеобразных макромолекул (молекулярных «щёток»), адсорбированных на поверхности. Нами были объяснены эксперименты по сжатию ленгмюровских пленок сильно адсорбированных гребнеобразных макромолекул, в которых индивидуальные цепи коллапсировали по мере сжатия пленки, образуя глобулы [1]. Было показано, что в зависимости от длины боковых цепей переход типа клубок-глобула может происходить либо дискретным образом, либо непрерывным, что полностью согласуется с экспериментальными данными [1]. Дальнейшие исследования в этой области позволили нам предсказать новый эффект – спонтанное искривление адсорбированных макромолекул [2]. Оказалось, что при сильной адсорбции (двумерная щётка) симметричное распределение боковых цепей относительно основной невыгодно по энтропийным причинам, поскольку при асимметричном распределении (и искривлении всей молекулы) цепи становятся менее вытянутыми, что понижает их свободную энергию. Этот эффект наблюдался в экспериментах [3]. Теоретические предсказания зависимости персистентной длины двумерной щетки от длины боковых цепей количественно согласуются с экспериментальными данными [4,5].

Экспериментальное подтверждение спонтанной кривизны. Сразу после адсорбции (a) оптимальная кривизна равна 0. После уравновешивания системы возникает ненулевая кривизна (b).

Положение цепи в разные моменты времени. «Черный» блок подвержен периодическому коллапсу-деколлапсу; «белый» блок адсорбирован на поверхности «светлой» полосы. Стрелка указывает направление движения макромолекулы.

Нами была впервые предложена и физически обоснована микроскопическая модель для макромолекул, способных совершать направленное движение под внешним изотропным воздействием, будучи адсорбированными на структурированных поверхностях (так называемые синтетические молекулярные моторы). Для случая диблок-сополимеров было проведено компьютерное моделирование [6] и показано, что направленное движение вдоль «узора» подложки возможно, если диблок-сополимер имеет один блок, чувствительный к внешним воздействиям, которые периодически вызывают его коллапс и обратное «растекание» (см. рисунок), а наличие второго «пассивного» блока другой хим. структуры обеспечивает макромолекуле анизотропное трение и, тем самым, направленное движение.

Поверхностные мицеллы блок-сополимеров