Un recente studio condotto da un team di ricercatori ha gettato nuova luce sugli inaspettati modelli di movimento dei polimeri ad anello sotto taglio. Utilizzando tecniche di simulazione all'avanguardia, il team ha studiato la dinamica dei polimeri ad anello in un flusso Couette, un tipo di flusso di taglio in cui due piastre parallele si muovono a velocità diverse, creando un gradiente di velocità.
Le loro scoperte hanno rivelato che i polimeri ad anello mostrano modelli di movimento distinti a seconda delle loro dimensioni e dell'intensità della forza di taglio. A basse velocità di taglio, i polimeri ad anello piccolo si comportano in modo simile ai polimeri lineari, allineandosi con la direzione del flusso e rotolando periodicamente. Tuttavia, quando la velocità di taglio aumenta, si verifica una transizione notevole:i piccoli polimeri ad anello iniziano a ruotare rapidamente attorno al loro asse centrale, in modo simile alle trottole.
Questo movimento rotatorio è guidato dall'interazione tra il flusso indotto dal taglio e le caratteristiche strutturali uniche dei polimeri ad anello. A differenza dei polimeri lineari, i polimeri ad anello sono privi di estremità della catena e presentano una conformazione chiusa che consente un efficiente trasferimento di energia. La forza di taglio provoca la deformazione e la rotazione dei polimeri dell'anello, determinando il movimento di rotazione osservato.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che la dinamica rotazionale dei polimeri ad anello dipende dalle dimensioni. I polimeri ad anello più piccoli ruotano più velocemente delle loro controparti più grandi, dimostrando una dipendenza dal raggio di rotazione del polimero. Questo comportamento dipendente dalle dimensioni deriva dall'interazione tra la forza di flusso indotta dal taglio e l'inerzia rotazionale del polimero.
La scoperta di questi modelli di movimento inaspettati dei polimeri ad anello sotto taglio apre nuove strade per esplorare la ricca fisica dei fluidi complessi e progettare materiali con proprietà su misura. Il movimento di rotazione dei polimeri ad anello sotto taglio potrebbe avere implicazioni in varie applicazioni, come dispositivi microfluidici, miscele polimeriche e sistemi di somministrazione di farmaci.
Svelando le complesse dinamiche dei polimeri ad anello, questo studio contribuisce a una più ampia comprensione dei fluidi complessi e fornisce approfondimenti sulle potenziali applicazioni di questi materiali in diversi campi della scienza e della tecnologia.
