Экспериментальное и математическое изучение поведения полимеров в концентрированных растворах – очень перспективное направление. Благодаря нему мы поняли, почему резина обладает эластичностью. Отличительной чертой таких материалов является то, что длинные «сцепленные»молекулы проникают друг в друга и переплетаются на концах, формируя очень прочные связи, благодаря которым вещество всегда возвращается к изначальной структуре после растягивания.
Раствор кольцевых полимеров
(каждый цвет соответствует одному полимеру).
Поведение плотных растворов «кольцевых» полимеров (они выглядят как петли и не имеют свободных концов) – совсем иное. Анджело Роса (Angelo Rosa), физик-теоретик из SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, Международной школы специальных исследований,Триест) и Ральф Эверерс (Ralf Everaers) из Высшей нормальной школы Лиона придумали высокоэффективный численный метод изучения таких материалов, который они собираются применить в биологических исследованиях.
«Из-за особенностей своего строения кольцевые полимеры лишены свободных концов, и поэтому в растворе они неспособны переплетаться друг с другом и образовывать связи, как это делают обычные линейные полимеры. Мы хотели разобраться в физике этих странных растворов и построили несколько моделей, предсказывающих их поведение. Сравнение наших моделей с предыдущими (созданными на основе других методов) подтвердило их эффективность», — рассказывает Роса.
«Само интересное в нашем исследовании – оно существенно сокращает время анализа. Также мы выяснили, что по сравнению с плотными растворами линейных полимеров (которые лежат в основе стандартных вязко-упругих материалов, вроде резины), кольцевые полимеры очень хрупкие: такой полимер очень неохотно сцепляется с другими и остается топологически изолированным на одном участке», — добавил ученый.
Роса и Эверерс собираются продолжить свое исследование в сфере биологии. «Кажется, наши модели кольцевых полимеров пригодятся для понимания хромосом, растворяющихся в клеточном ядре. Хотя хромосома и не является кольцевым полимером, она ведет себя во многом сходным образом – она долгое время остается в топологической изоляции от других хромосом, растворенных в цитоплазме», — говорит Роса.
Исследование представлено в журнале Physical Review Letters.
По материалам пресс-релиза SISSA.
Источник: А. Космарский nauka21vek.ru
