Meglio che giocare con i Lego, gettare catene polimeriche di diversa lunghezza in un mix può dare risultati sorprendenti. In un nuovo studio pubblicato su EPJ MI , i fisici si concentrano su come una miscela di catene chimicamente identiche in un fuso produce effetti unici sulla loro superficie. Ciò è dovuto al modo in cui le catene polimeriche corte e lunghe interagiscono tra loro. In questi tipi di fusione, le estremità della catena polimerica hanno, col tempo, una preferenza per la superficie.

Ora, Pendar Mahmoudi e Mark Matsen dell'Università di Waterloo, Ontario, Canada, hanno studiato gli effetti dell'arricchimento di fusi polimerici a catena lunga con polimeri a catena corta. Hanno eseguito simulazioni numeriche per spiegare la diminuzione della tensione sulla superficie del fuso, a causa delle corte catene che segregano in superficie nel tempo man mano che il disordine cresce nel fuso. Hanno trovato una formula elegante per calcolare la tensione superficiale di tali fusi, legate al peso relativo dei loro componenti.

In questo studio, gli autori modellano i singoli polimeri come un modello tallone-molla che collega una serie di monomeri collegati da legami liberamente giunti. Quindi usano una teoria, chiamata teoria del campo autoconsistente (SCFT), che aiuta a modellare ciò che accade sulla superficie del polimero fuso. Modellano anche l'eccesso di concentrazione di polimeri corti combinato con l'effetto sulla tensione superficiale in termini di energia di disordine. Scoprono che esistono dipendenze universali dalla distribuzione del peso molecolare dei polimeri.

Gli autori confrontano quindi la loro simulazione con equazioni approssimate. Deducono una semplice formula matematica che descrive la tensione interfacciale tra polimeri immiscibili a catena corta e lunga in funzione del peso molecolare dei polimeri nella miscela. Inoltre, scoprono che il peso molecolare influisce anche sul livello di segregazione tra polimeri a catena corta e lunga.