CC BY
12ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия А, 2004, том 46, № 5, с. 875-881
- РАСТВОРЫ
УДК 541.64:532.73:535.2
СТРУКТУРА РАСТВОРОВ ЗВЕЗДООБРАЗНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНА С60 НА ОСНОВЕ ПОЛИ-1Ч-ВИНИЛПИРРОЛИДОНА В D20: ДАННЫЕ ДИФРАКЦИИ НЕЙТРОНОВ И ДИНАМИЧЕСКОГО
РАССЕЯНИЯ СВЕТА1
© 2004 г. В. Т. Лебедев*, Д. Торок**, В. В. Клюбин***, Д. Н. Орлова*, А. В. Арутюнян*, А. И. Сибилев*, О. В. Назарова****, С. Н. Боков****, Г. М. Павлов*****, Е. Ф. Панарин****
* Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Российской академии наук 188300 Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща ** Институт физики твердого тела и оптики Академии наук Венгрии Венгрия, Будапешт, ул. Конколъ-Теге , 29-33 ***Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. C.B. Лебедева" 198035 Санкт-Петербург, Гапсальская ул., 1 ****Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук 199004 Санкт-Петербург, Большой пр., 31 ***** Научно-исследовательский институт физики им. В.А. Фока Санкт-Петербургского государственного университета 198504 Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., 1 Поступила в редакцию 28.05.2003 г.
Принята в печать 01.12.2003 г.
Методом малоуглового рассеяния нейтронов с длиной волны X = 0.3 нм в диапазоне переданных импульсов q = 0.04-0.8 нм-1 и с помощью динамического рассеяния света исследованы тяжеловодные растворы звездообразных производных фуллерена Qg, синтезированных на основе поли-Ы-винил-пиролидона, ковалентно присоединенного к С^. Найдено, что функциональность фуллеренового центра п = 4. Показано, что в D20 при 20°С радиус инерции звезды ~6 нм превышает невозмущенный размер в приближении гауссовых лучей на ~40%, а объем звезды увеличен в ~3 раза. Увеличенный объем полимерной оболочки усиливает взаимодействие звезд, приводя к ассоциации. По данным динамического рассеяния света, массовая доля ассоциатов звезд в воде достигала ~ 10%, а их диаметр -1000 нм.
ВВЕДЕНИЕ
Полимерные звездообразные молекулы с центром Оо синтезированы в 1992 г. методом "живущих" цепей [1]. Последовавшие пионерские нейтронные исследования [2] звездообразных ПС-молекул с небольшим числом лучей (~2-4) в толуоле не выявили радикальных отличий в строении звезды и конформации полимера в оболочке по
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Минпромнауки РФ (госконтракт 40.012.1.1.1149 по программе "Нейтронные исследования конденсированных сред") и Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта НШ-1671.2003.2).
E-mail: [email protected] (Лебедев Василий Тимофеевич).
сравнению с известной моделью Бенуа (приближение гауссовых лучей) [3]. Вместе с тем, в случае большого числа лучей (-100) хорошо известна особенность - сильная неоднородность распределения полимера внутри звезды. У звезды в растворе локальная концентрация полимера падает от центра к поверхности, что приводит к специфической "градиентной" конформации лучей. Они почти распрямлены у центра (малый размер блоба) и свернуты у поверхности (размер блоба близок к невозмущенному) [4]. Скейлинговая теория Дауда-Коттона хорошо описывает эти эффекты [4]. Вследствие такого строения при количестве лучей ~100 в поведении звезд преобладают свойства коллоидных частиц: наблюдаются явле-
ния упорядочения ансамблей звезд в растворах и расплавах (элементы кристаллического порядка на макромолекулярном уровне) [5, 6].
Синтез звездообразных молекул с центром С^ и относительно небольшим числом неполярных лучей (4-6, ПС) [7], дальнейшие исследования структуры и динамики таких звезд в неполярной или слабо полярной среде (бензол, толуол, блок аналогичных звезд) методами рассеяния нейтронов [8, 9] показали, что влияние фуллерена на полимерную оболочку может быть отнесено к геометрическому фактору высокой кривизны поверхности С^ и возможному донорно-акцеп-торному взаимодействию фуллерен-полимер (перенос заряда) [10]. Было показано, что низкая растворимость фуллерена в органических растворителях тем не менее не ведет к коллапсу звезды в целом, а скорее наоборот, ее лучи принимают более вытянутые конформации по сравнению с гауссовыми [8,9].
Как и ожидалось, для звездообразных макромолекул [11] в полярных средах (вода) взаимодействие фуллерен-полимер и фуллерен-раствори-тель проявлено в большей степени, поскольку С^ имеет систему л-электронов, делокализованных на его поверхности. Звезды на основе ПЭО, привитого к Оо, в водных растворах имеют радиусы инерции, близкие к размеру линейной цепи с массой луча (расстоянию между ее концевыми группами) [11]. Заметно увеличенная полимерная оболочка ПЭО-звезд (относительно размера в гауссовом приближении) - фактор, способствующий интенсивному росту флуктуационных ассо-циатов звездообразных молекул в растворе [11]. В данном исследовании используется другой водорастворимый полимер - поли-1Ч-винилпирро-лидон (ПВП), ковалентно присоединенный к С№. Целью наших экспериментов является определение конкретных структурных особенностей звездообразных молекул С60(ПВП)„ и анализ общих для фуллеренсодержащих звездообразных макромолекул явлений ассоциации в крупномасштабные структуры.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методом малоуглового рассеяния нейтронов в 020 при 20°С исследовали растворы линейных молекул ПВП-МН2, содержащих одну концевую аминогруппу, и растворы звездообразных макро-
молекул с центром Оо и привитыми цепями ПВП, полученных в результате взаимодействия фуллерена с исходными линейными молекулами поли-ГЧ-винилпирролидона. ПВП-ГЧН2 получали методом радикальной полимеризации в присутствии инициатора ДАК, в качестве регулятора роста цепи использовали аминосодержащий меркаптан - цистеамин гидрохлорида [12]. Синтез звездообразных производных фуллерена осуществляли при мольном соотношении [МН2]: С^ =1:1 в смешанном растворителе ДМФА : толуол в течение 24 ч при 20°С. По окончании реакции смесь фильтровали и растворитель удаляли в вакууме. Сухой остаток сушили до постоянной массы, растворяли в воде, полученный водный раствор фильтровали. Продукты реакции выделяли методом лиофильной сушки.
Концентрация звездообразных и линейных растворов ПВП составляла с = 2 мае. %. Использовали ПВП с А/пвп = 4.6 х 103. ММ определяли диффузионно-седиментационным анализом (по независимо найденным величинам коэффициентов поступательной диффузии и скоростной седиментации). Линейный ПВП такой малой массы -негауссова цепь, что показано при исследовании гидродинамических свойств молекул ПВП в водных растворах [13, 14]. В этих работах изучены гидродинамические характеристики фракций ПВП в широком интервале ММ и получена оценка длины сегмента Куна А, характеризующего равновесную жесткость макромолекул ПВП: А = 2.2 нм при комнатной температуре, соответственно персистентная длина а = А/2 =1.1 нм. Цепи ПВП выбранной массы состоят всего из ~5 статистических сегментов. Радиус инерции цепи, рассчитанный по известному соотношению Бенуа-Доти, приведенному в работах [15-17], составляет /"спвп ~ 1-7 нм. Задачей нейтронных исследований было определение размеров, массы и конформационных свойств молекулярных объектов в растворе.
Растворы исходного ПВП и звездообразных макромолекул в 020 готовили при 20°С за сутки до эксперимента. Малоугловое рассеяние нейтронов измеряли на установке "Мембрана" Петербургского института ядерной физики : длина волны нейтронов X = 0.3 нм (ДА./А, = 0.3), диапазон переданных импульсов (векторов рассеяния) q = = (4яА)8т(8/2) = 0.04-0.8 нм-1, где 0 - угол рассе-
а, см 1 Юг
_L—1.......1_I_I_I_I I I I I
0.1 1 q, нм"1
Рис. 1. Дифракция нейтронов на линейных и звездообразных ПВП в растворах D20, концентрация образцов с = 2 мае. %,Т- 20°С. Показаны дифференциальные сечения o(q) = (1 /V)da/d£l на единицу объема образца V в зависимости от переданного импульса для линейного (светлые точки) и звездообразного (темные точки) ПВП. Кривые - подгоночные функции (2).
яния. Измерения интенсивности пучка, проходящего через слой раствора толщиной d = 5 мм, дали величины пропускания, равные TD,o =0.70 для D20, Гпвп = 0.69 и Гзв = 0.67 для растворов линейного ПВП и звездообразного Оо(ПВП)л соответственно.
Гидродинамические размеры макромолекул определяли с помощью анализатора субмикронных частиц "Coulter N4", измеряющего автокорреляционную функцию тока фотоэлектронного умножителя, возбуждаемого светом, рассеянным находящимися в растворе макромолекулами. Обработку автокорреляционных функций проводили по методике [18, 19].
Рис. 2. Обратные сечения в зависимости от квадрата импульса: а - линейный ПВП, б - звездообразный ПВП. Прямые - линейная аппроксимация. Использованы данные рис. 1.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Из рис. 1 видно, что в диапазоне переданных импульсов q = 0.04-0.8 нм-1 звездообразные макромолекулы рассеивают на порядок интенсивнее, чем линейный ПВП той же массы, что и лучи звезд. Прежде чем анализировать состояние звездообразных молекул в растворе, следует остановиться на поведении линейного ПВП. Обычный для полимерных клубков в растворе закон Зимма в случае ПВП применим в области q > 0.2 нм-1
о(^) = аг/[ И-(г^)2] (1)
При q < 0.2 нм-1 наблюдается отклонение от зависимости (1). Это видно из рис. 2, где представлены зависимости обратных измеренных сечений <7(д) = (1/10^а(<7)/й(П (на единицу объема образца V и в единичный телесный угол £2) от д2. В приближении Зимма сечение при малых импульсах
Таблица 1. Аппроксимация Зимма: сечения ог в пределе q —► 0 и корреляционные радиусы молекул гс для линейного и звездообразного ПВП
Образец Gr, см 1 гс, нм
ПВП Сбо (ПВП)„ 0.22 ± 0.02 0.86 ±0.13 1.55 ±0.16 3.27 ±0.32
Таблица 2. Сечения рассеяния и корреляционные радиусы для линейного и звездообразного ПВП в растворе
Образец аг, см 1 гс, нм Од, см 1 Rc, нм
ПВП 0.20 ±0.02 1.50 ±0.19 0.41 ±0.26 14.3 ±6.1
Оо (ПВП)„ 0.85 ±0.10 3.44 ±0.34 7.29 ± 1.87 20.1 ±3.3
а(<7 —«- 0) = аг = К2 V2rNr зависит от квадрата фактора контраста полимера в растворе К, сухого объема молекулы Vr (рассчитанного как mid, где т -навеска полимера, d - его плотность) и концентрации частиц Nr. Фактор контраста nBri-D20 равен К = -4.9 х Ю10 см-2. Из закона рассеяния (1) можно определить радиус корреляции гс, связанный с радиусом инерции частицы rG = J3 х гс. У звездообразных молекул обратное сечение в зависимости от квадрата импульса также следует линейной аппроксимации Зимма в области q > 0.2 нм-1, где проявлены главным образом свойства отдельных молекул (рис. 2). В первом приближении по-
лучены сечения Gr = K1VrNr и корреляционная длина гспвп для линейных и гсзв для звездообразных ПВП (табл. 1). Произведение VrxNr- объемная доля полимера в растворе. При одинаковом массовом содержании линейного и звездообразного ПВП (с = 2 мас.%) их объемные концентрации практически совпадают. Таким образом, отношение сечений агзв/агПВп = К звА^пвп = « = 3.9 ± 0.7 равно отношению сухих объемов (масс) звездообразного и линейного ПВП, что и дает оценку числа лучей п в звезде. Радиус инерции звезды гСзв =
= гсзв х л/3 = 5.7 нм практически в 2 раза больше радиуса инерции линейного луча ПВП, равного
гспвп = '*спвп х л/3 = 2.7 нм.
Во всей области импульсов q - 0.04-0.8 нм-1 сечения следуют бимодальному распределению
= оД1+{гсй)2] + а1(/[1 + (^я)2]2 (2)
Первое слагаемое отвечает рассеянию на отдельных молекулах с корреляционным радиусом гс (приближение Зимма), второе - флуктуациям концентрации значительно большего размера /?с > гс (формула Дебая для флуктуаций плотности
в аморфных средах [20]). Здесь сг = К1У2ЫГ и
= 8лА^с2((Ас/с)2) парциальные сечения в пределе q —► 0. Второе сечение зависит от среднеквадратичной флуктуации концентрации полимера в растворе. Параметры соотношения (2) даны в табл. 2. Параметры, представленные в этой таблице, определяются с большей надежностью. Однако следует отметить хорошую корреляцию величин, полученных из данных при больших импульсах (табл. 1) с данными табл. 2. Найденное значение корреляционного радиуса клубка ПВП
гс = 1.5 > гопвп/л/3 ~ 1.0 нм больше длины корреляции линейного ПВП с Мпвп = 4.6 х 103 в разбавленном растворе [13, 14]. Сравнивая корреляционную длину звездообразных молекул гсзв и линейных молекул ПВП /*сПВП и соответствующие сечения аг, од в табл. 2, находим отношение размеров р = гсзв/гсПВП = 2.3 ± 0.4 и окончательно число лучей в звезде п = стгзе/огПВП = 4.2 ± 0.6.
При функциональности п ~ 4 в приближении гауссовых лучей по соотношению Бенуа [3] можно определить относительный радиус звезды рБ = = [(3« - 2)/п]1/2 = 1.6, который меньше измеренного значения р = 2.3. Следовательно, лучи звезд вытянуты по сравнению с гауссовыми цепями, несмотря на гидрофобный фуллереновый центр. Последний, казалось бы, должен быть максимально экранирован от воды плотной полимерной оболочкой, но наблюдается обратное. Увеличенный радиус звезды (р/рБ ~ 1.4) означает, что объем полимерной оболочки больше в (р/рБ)3 ~ 3 раза по сравнению с объемом звезды с гауссовыми лучами. Тем самым растет вероятность перекрывания оболочек звезд в растворе, что ведет к интенсивному формированию ассоциатов звездообразных молекул. Структурирование раствора звездообразных молекул выражено сильнее, чем в случае линейного ПВП. Это видно из срав-
нения сечений оя для крупномасштабных флукту-аций. Если в растворе ПВП флуктуации размером имеют сечение ой = 0.41 см-1 всего в 2 раза выше молекулярного сечения ог = 0.20 см-1, то в ансамбле звезд такие флуктуации доминируют, а связанное с ними сечение превосходит молекулярное сечение на порядок (табл. 2). Хотя масштабы флуктуаций Яс ~ 10-20 нм в обеих системах одного порядка, характерное отклонение концентрации от среднего Ас/с ~ 20% для звезд в 3 раза превосходит величину флуктуаций Ас/с ~ ~ 7% в растворе линейного ПВП. Для получения детальной информации о крупномасштабных структурах звездообразных макромолекул необходимы исследования в области <7 < 0.01 нм-1.
Последующие эксперименты проводили методом динамического рассеяния света в растворах с концентрациями, различающимися на порядок (с, = 2 мае. % и с2 = 0.2 мае. %). В результате обработки данных с использованием модели сплошных сфер найдены массовые доли частиц \У(<1) диаметром (I = 3-1000 нм. Принципиальных различий в распределениях для концентраций полимеров 0.2 и 2 мае. % не найдено. Варьирование угла рассеяния (6 = 40°, 90°) также не меняет распределений. На рис. 3 приведены данные при с = 2 мае. % и 0 = 90°.
В распределениях Wпвп(d) (рис. За) и (рис. 36) для линейных и звездообразных ПВП соответственно присутствуют две основных компоненты (частицы диаметром единицы-десятки нанометров и флуктуации в сотни нанометров). В растворе линейных ПВП фракция частиц диаметрами (I ~ 3-40 нм включает как отдельные молекулы, так и ассоциаты ПВП. Средний размер первой фракции ПВП (¿Пвп) = 21 нм. В растворе звездообразных ПВП присутствует фракция частиц примерно в том же диапазоне диаметров. Разность распределений И^зв(<^) - И^впС^О явно показывает, что в растворе звезд доминируют частицы диаметром (I ~ 10 нм (рис. Зв). Средний диаметр частиц этой фракции =15 нм. Радиус такой частицы = (¿О/2 = 7.5 нм согласуется с нейтронными данными для звезд. Так, из рассеяния нейтронов найден радиус инерции гСзв =■ гс43 = 6.0 нм. В приближении однородной сферы ему соответст-
Ипвп.
40 20
0-
(а)
..........■ ' .......
' ■ 1 "||_I
И'зв, %
40
20
0-
(б)
И'зв-И'пвп^ 10
вует радиус звезды /?зв = гСзвЛ/( 5/3) = 7.7 нм.
1000 11, нм
Рис. 3. Распределение массовых долей [V структурных единиц в растворах по их размерам й для концентрации полимера с1 =2 мае. %. а - И/пвп для раствора линейного ПВП, б - для раствора звездообразного ПВП, в - разность распределений \¥зв - И^пвп.
Таким образом, отдельные звезды хорошо наблюдаемы по рассеянию нейтронов и света. Оба метода дают практически одинаковый радиус звезды /?зв = 7.5-7.7 нм. Напротив, отдельные молекулы ПВП видны только в нейтронной дифракции. Рассеяние света не позволяет разрешить клубки ПВП диаметром (I < 5 нм, они маскируются рассеянием от ассоциатов.
Метод динамического рассеяния света имеет преимущества при анализе дисперсного состава в диапазоне от десятков до тысяч нанометров (рис. 3). В среднем диаметр крупных ассоциатов ПВП <£>пвп> = и1^' их массовая доля ф|ПВП = 2.1%. В растворе звезд ассоциация значительно сильнее: средний диаметр крупных ассоциатов (01зв) = = 1100 нм, их процент по массе выше <р1зв = 10.4%. Размеры и массовые доли ассоциатов приведены для раствора с концентрацией с, = 2 мае. %. В случае звезд десятикратное разбавление не ведет к
существенному изменению этих величин: (D2зв) = = 700 нм, ф2зв = 10% при концентрации с2 = = 0.2 мас.%. Отсюда видно, что именно фуллерен приводит к интенсивному объединению молекул в агрегаты.
Эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов в растворах звездообразных молекул С60(ПВП)И при сопоставлении с данными для линейного ПВП позволили определить функциональность п ~ 4 и размеры звездообразных макромолекул в тяжелой воде (радиус инерции rGîB = = 6.0 нм при 20°С). Установлено, что радиус звезды в ~1.4 раза больше расчетного значения для модели гауссовых лучей, а объем звезды увеличен в ~3 раза. Следовательно, фуллерен стабилизирует развернутые конформации присоединенных цепей ПВП. Присоединение к гидрофобному фуллерену не приводит к ухудшению растворимости ПВП. Объемная полимерная оболочка вокруг Qo способствует взаимодействию и интенсивной ассоциации звезд по сравнению с линейным ПВП. При этом массовая доля структур, содержащих звездообразные макромолекулы в D20, составляет -10%, а их диаметр достигает -1000 нм по данным динамического рассеяния света.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Samulski Е.Т., DeSimone J.M., Hunt M.O., Mence-loglu Y.Z., Jamagin R.C., York G.A., Labat K.B., Wang H. // Chem. Mater. 1992. Ms 4. P. 1153.
2. Wignall G.D., Affholter KA„ Bunick GJ., Hunt M.O., Menceloglu Y.Z., DeSimone J.M., Samulski E.T. // Mac-romolecules. 1995. V. 28. № 18 . P. 6000.
3. Benoit H. H J. Polym. Sei. 1953. № 11. P. 507.
4. Daoud M., Cotton J.P. // J. phys.(France). 1982. № 43. P. 531.
5. Richter D., Jucknischke O., Willner O.L., Fetters LJ., Lin M., Huang J.S., Roovers J., Toporovski C., Zhou L.L. // J. de Physique IV. Colloque C8. suppl. J. de Phys. I. 1993. № 3 . P. 4.
6. Pakula T., Vlassopoulos D., Fytas G., Roovers J. // Mac-romolecules. 1998. V. 31. P. 8931.
7. Меленевская Е.Ю., Виноградова JI.В., Литвинова Л.С., Кевер Е.Е., Шибаев Л А., Антонова ТА., Быкова E.H., Кленин С.И., Згонник В.Н. // Высо-комолек. соед. А. 1998. Т. 40. № 2. С. 247.
8. Tor ok D., Lebedev V.T., CserL., Orlova D.N., Brulet A., Kali Gy, Sibilev A.I., Alexeev V.L., Bershtein V.A., Bud-tov V.P., Zgonnik V.N., Vinogradova L.V., Me-lenevskaya E.Yu. // Physica. B. 2001. V. 297. P. 45.
9. TorokD., Lebedev V.T., Beshtein VA., Zgonnik V.N. // J. Non-Cryst. Solids. 2002. V. 307-310. P. 705.
10. Конарев Д.В., Любовская Р.Н. // Успехи химии.
1999. Т. 68. № 1. С. 23.
11. Lebedev V.T., Torok D., Cser L„ Zgonnik V.N., Bud-tov V.P., Brulet A., Vinogradova L.V., Me-lenevskaya E.Yu., Orlova DM., Sibilev A.I. // Physica. B.
2000. V. 276. P. 402.
12. Назарова O.B., Афанасьева E.B., Панарин Е.Ф., Иванова Н.П. // Журн. прикл. химии. 2000. Т. 73. № 12. С. 2060.
13. Павлов Г.М., Панарин Е.Ф., Корнеева Е.В., Куроч-кин К.В., Банков В.Е., Ушакова В.Н. //Высокомо-лек. соед. А. 1990. Т. 32. № 6. С. 1190.
14. Pavlov G.M., Panarin E.F., Korneeva E.V., Kuroch-kin C.V., Baikov V.E., Ushakova V.N. // Makromol. Chem. 1990. B.191. S. 2989.
15. Benoit H., Doty P.M. // J. Phys. Chem. 1953. V. 57. P. 958.
16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. // Теоретическая физика. М. : Наука, 1976. Т. 5. Ч. 1.
17. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С.Я. // Структура макромолекул в растворах. М.: Наука, 1964.
18. Брагинская Т.Г., Клюбин В.В. // Высокомолек. соед. А. 1986. Т. 28. № 6 . С. 1222.
19. Клюбин В.В. // Высокомолек. соед. А. 1995. Т. 37. № 4. С. 670.
20. Debye P., Bueche A.M. // J. Appl. Phys. 1994. V. 20. №6. P. 518.
Structure of D20 Solutions of Fullerene C60 Star Derivatives Based on Poly(N-vinylpyrrolidone): Neutron Diffraction and Dynamic Light Scattering Data
V. T. Lebedev*, D. Torok**, V. V. Klyubin***, D. N. Orlova*, A. V. Arutyunyan*, A. I. Sibilev*, О. V. Nazarova****, S. N. Bokov****, G. M. Pavlov*****, and E. F. Panarin****
*Konstantinov Institute of Nuclear Physics, Russian Academy of Sciences, Orlova roshcha, Gatchina, Leningrad oblast, 188300 Russia
**Research Institute for Solid State Physics and Optics, Konkoly Th.u. 29-33, РОВ 49, H-I525, Budapest, Hungary ***Research Institute of Synthetic Rubber, Gapsal'skaya ul. 1, St. Petersburg, 198035 Russia ****Institute of Macromolecular Compounds, Russian Academy of Sciences, Bol' shoi proezd 31, St. Petersburg, 199004 Russia *****Research Institute of Physics, St. Petersburg State University, ul. Ulyanovskaya 1, Petrodvorets, St. Petersburg, 198504 Russia
Abstract—Fullerene Qo star derivatives prepared from poly(N-vinylpyrrolidone) covalently bonded to C^ were studied in heavy-water solutions using the techniques of small-angle neutron scattering at a wavelength of X = 0.3 nm and the momentum transfer range of q = 0.04-0.8 nm-1 and dynamic light scattering. It was found that the functionality of the fullerene core is n ~ 4. It was shown that the radius of gyration of the star, ~6 nm in DzO at 20°C, is ~40% greater that the undisturbed size in the Gaussian chain approximation and the volume of the star is larger by a factor of ~3. The increased volume of the polymeric shell enhances the interaction of stars, resulting in association. According to light scattering data, the mass fraction of star associates in water reached ~10% and their diameter was ~1000 nm.
