Физическая мезомеханика и неравновесная термодинамика наноструктурных состояний В Институте физики прочности и материаловедения СО РАН с участием Института биохимии СО РАМН теоретически и экспериментально обосновано существование особого класса двухфазных наноструктурных состояний в конденсированных средах. Они возникают в сильно неравновесных твёрдых телах вблизи нуля их термодинамического потенциала Гиббса как предпереходные состояния «нанокристаллы-аморфные прослойки» (рис. 1). В биологических мембранах, которые являются жидкими кристаллами, наноструктурные состояния определяют их внутреннюю структуру и все процессы обмена. В полях внешних воздействий или при введении наномодификаторов в среде с наноструктурными состояниями возникают локальные структурно-фазовые превращения. Они определяют изменение свойств среды, протекание недиффузионных процессов массопереноса (обмена в клетках), развитие обратимой многоуровневой фрагментации исходной структуры на нано-, микро- и мезомасштабных уровнях (рис. 2). При закритических внешних воздействиях фрагментация среды с наноструктурными состояниями выходит на макромасштабный уровень, становится необратимой и завершается деградацией структуры и свойств исходной среды (рис. 3). Разработаны практические рекомендации в области наноинженерии тонких плёнок и влияния внешних воздействий на биологические мембраны. Рис. 1. Зона С предпереходных наноструктурных состояний на фазовой диаграмме зависимости термодинамического потенциала Гиббса F(v) от молярного объёма v вблизи F(v)=0. 0,3мкм а б 0,12мкм Рис.2. Обнаружение неизвестных ранее подвижных наноструктурных фазовых границ субзерен в сильно неравновесных средах, эффективно релаксирующих концентраторы внутренних напряжений. Эффект используется в «умных покрытиях» (smart coating) Рис. 3. Стадии изменения структуры эритроцита при взаимодействии с солями тяжёлых металлов: исходная структура (а), её фрагментация (б) и полная деградация (в). а) в)б)