Haletudse på haletudser:Dynamikken i polymerer med en meget unik form

De er i form af en haletudse og interagerer med hinanden ved at harpunere mellem hoved og hale, og dermed præsentere interessante og uventede fysiske egenskaber. Tadpoles er de store molekyler i centrum for ny forskning, der netop er offentliggjort i tidsskriftet ACS makrobreve , og resultatet af et internationalt samarbejde mellem SISSA og universiteterne i Wien, Warwick og Edinburgh. I undersøgelsen, forskerne beskriver, hvordan disse særlige konstruktioner, opfattet af forskerne som foreningen mellem en cirkulær og en lineær polymer, i tætte løsninger præsenterer meget "langsommere" molekylær dynamik sammenlignet med den, der registreres af de to dele, der udgør det. Og det er fordi 'hoveder' og 'haler' har en tendens til at 'fange' hinanden, i en kaskadeproces. Hvad er resultatet? Et meget mindre flydende og meget mere tyktflydende produkt.

Undersøgelsen er blevet udført takket være computersimuleringer, der gjorde det muligt at analysere dynamikken i molekylerne på en meget fin måde, med en opløsning, der er umulig at gengive i laboratoriet. Undersøgelser som denne, som kaster lys over makromolekylernes fysiske adfærd under særlige forhold, er afgørende for mulige fremtidige teknologiske anvendelser af polymerer, der spænder fra materialeteknik til lægemidler.

I fysik, 1+1 tilføjer ikke altid op til 2

"Hvor mange gange hører vi os selv sige, at 1+1 altid summerer til 2? Selvom det normalt er tilfældet, når det kommer til matematik, det samme kan ikke siges om fysik:især, de fysiske egenskaber ved komplekse objekter, der stammer fra foreningen af ​​to eller flere enklere dele, er ikke altid fortolkelige som mellemliggende ved de samme fysiske egenskaber for de forskellige dele, "forklarer forskerne.

"Et vigtigt eksempel på dette er polymerer, store molekyler dannet ved forening af flere dele, som kan opsummeres i henhold til forskellige arkitekturer:lineære polymerer, cirkulære polymerer og polymerer, som vi kunne kalde 'kimærisk', dvs. som følge af foreningen af ​​flere typer forskellige arkitekturer. "Ligesom dem, der blev brugt i denne forskning.

Sådan harponerer haletudser

"Undersøgelse af forskellige størrelser af hoveder/haler gennem numeriske simuleringer, vi har vist, hvordan disse objekter i løsning opfører sig anderledes end hvad man ville antage i betragtning af adfærden, allerede kendt, af de to polymerer, der udgør dem:den cirkulære og den lineære. "

Forskerne forklarer, at denne afmatning skyldes, at halen på hver 'haletudse' har en tendens til at 'harpunere' hovedet på en haletudse tæt på den, og sidstnævnte gør det samme med de andre, i en kaskadende proces. Resultatet er en forbindelse med egenskaber, der er meget tæt på egenskaberne for en meget viskøs væske, men kan opnås med relativt små polymerer. Betydningen af ​​denne forskning handler først og fremmest om muligheden for at udforske og designe såkaldte 'bløde' materialer med nye fysiske egenskaber-alt baseret på relativt små molekyler, hvis indbyrdes vekselvirkninger dramatisk påvirker strukturen og dynamikken i forbindelsen. Efter undersøgelsen med simuleringerne, forskningen afventer nu eksperimentel bekræftelse.