Тема выпускной работы Сипарова И.С. непосредственно связана с исследованиями кинетики установления равновесия в растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ), проводимыми на кафедре статистической физики в рамках проекта РФФИ 98-03-32009.
Важной особенностью растворов ПАВ, обязанной своим существованием особому устройству молекул ПАВ, является возникновение в таких растворах достаточно устойчивых молекулярных агрегатов- мицелл- при превышении концентрацией мономеров некоторого критического значения (ККМ). Особое устройство молекулы ПАВ заключается в наличии у нее гидрофобной и гидрофильной частей. Благодаря этому, например, в полярном растворителе оказывается энергетически выгодным сближение гидрофобных частей молекул с вытеснением растворителя из пространства между ними. Так возникают устойчивые молекулярные агрегаты, центральная область которых заполнена гидрофобными частями молекул ПАВ, а на перефирие находятся их гидрофильные части. В зависимости от типа ПАВ и растворителя числа агрегации мицелл составляют от нескольких десятков до нескольких сотен единиц.
На кафедре статистической физики за последнее время было развито описание процесса установления равновесия в растворах ПАВ при концентрации, превышающей ККМ (в мицеллярных растворах), на основе представлений классической теории нуклеации. По необходимости это описание использует упрощающие предположения. Главными из них являются двух потоковое приближение для процесса возникновения и распада молекулярных агрегатов и бимодальная аппроксимация при определении полного количества молекул ПАВ в растворе. Структура построенной теории такова, что, оставаясь в ее рамках, невозможно оценить качество указанных упрощающих предположений. Вместе с тем вопрос точности развитой теории и соответственно качества ее приближений можно исследовать на численной модели мицеллярного раствора.
Разработка численной модели мицеллярного раствора и стала задачей для И.С. Сипарова при выполнении им выпускной квалификационной работы бакалавра. Требовалось: профессионально изучить существующую теорию процесса установления равновесия в растворах ПАВ; выбрать параметры аналитической аппроксимации для работы образования молекулярного агрегата из соображений представительности финального состояния равновесия раствора; записать кинетическое уравнение так, чтобы исключить из рассмотрения детали, связанные с выбором единиц измерения времени и концентраций молекулярных агрегатов; разработать численную процедуру решения кинетического уравнения и начать ее реализацию.
Со всеми поставленными вопросами И.С.Сипаров успешно справился. Полученные им результаты подтвердили правильность представлений аналитической теории о существовании определенной иерархии в эволюции мицеллярного раствора, обнаружено хорошее согласие с теорией для прямого потока молекулярных агрегатов. Выявились и сложные места в процедуре численного моделирования, преодоление которых уже, однако, выходит за рамки бакалаврской работы.
В процессе выполнения бакалаврской работы И.С.Сипаров продемонстрировал уверенное владение аппаратом теоретической физики, знание численных методов, свободное обращение с компьютером.