Muster verschränkte maschen

Die langjährige Suche nach dem Grund, warum die Mobilität verschränkter linearer Polymere ultraslow ist, berücksichtigt normalerweise die Diffusion eines einzelnen durchschnittlichen Makromoleküls in seiner durchschnittlichen Umgebung, das am prominentesten als Polymer gedacht ist, das durch das einschränkende Edwards-de-Gennes-Rohr reitiert, das aus den identischen Polymeren besteht, die es umgeben (1⇓⇓⇓⇓–6). Obwohl sie sich in wichtigen Punkten je nach Polymergeometrie unterscheiden (z. B. flexible und halbflexible Ketten, starre Stäbe und verzweigte Polymere), teilen alle die Besonderheit, dass, weil die Größe des Makromoleküls die Größe einzelner Einheiten entlang weit übersteigt, angrenzende Segmente auf einem markierten Polymer über große Trennungen korrelieren, einfach weil sie kovalent gebunden sind und andere Makromoleküle nicht kreuzen können. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns nicht auf das bekannte Einzelpolymerproblem (1⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓–13), sondern auf die offene Frage, wie die Bewegung eines gegebenen reptierenden Makromoleküls in Raum und Zeit mit anderen gekoppelt wird, die innerhalb seines durchdrungenen Volumens rezentrieren. Die fraktale und stark durchdringende Natur linearer Polymere in dichten Flüssigkeiten bewirkt, dass die Anzahl der “korrelierten Nachbarn” auf der makromolekularen Längenskala stark ansteigt, wenn die Polymergröße zunimmt (1⇓–3, 14). Die dynamischen Folgen eines solchen Merkmals werden nicht durch das klassische Reptationsrohrmodell angesprochen, das die korrelierte Bewegung benachbarter Polymere aus Gründen der Einfachheit und wahrgenommenen Unlösbarkeit ignoriert (1⇓⇓⇓⇓–6). Die Analyse der letzteren beinhaltet Crowding-Effekte weit über die nächste NachbarKäfigskala zentral für das Verständnis der langsamen Dynamik in kleinen Molekülen und kolloidalen Flüssigkeiten (15⇓⇓-18). Schematische Darstellung der in dieser Studie betrachteten Raum-Zeit-Regime. (A) Manchmal weniger als die Verschränkungsanfangszeit und Längen kleiner als die statische geometrische Maschenlänge verstrickte makromolekulare Filamente verhalten sich als dünne, verdünnte, schwach biegende Fäden der Länge L und des Durchmessers b, die lösungsmittelvermittelte hydrodynamische Wechselwirkungen aufweisen, während (B) manchmal länger als die Reptationszeit, aber weniger als die Reptationszeit , und Zwischenabstände zwischen dem Netz- oder Rohrdurchmesser und der Polymerkonturlänge aufweisen, die Filamente effektiv dicht verpackt sind, mit einer nahezu konstanten durchschnittlichen Dichte ein Rohr mit Durchmesser dT füllen und entlang ihrer Kontur entieren. Die hydrodynamischen Kräfte des Interfilaments werden auf diesen Zwischenlängenskalen abgeschirmt.

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