Bättre än att leka med legos, Att kasta polymerkedjor av olika längd i en mix kan ge överraskande resultat. I en ny studie publicerad i EPJ E , fysiker fokuserar på hur en blandning av kemiskt identiska kedjor till en smälta ger unika effekter på deras yta. Det beror på hur korta och långa polymerkedjor interagerar med varandra. I dessa typer av smältor, polymerkedjeändar har, över tid, en preferens för ytan.

Nu, Pendar Mahmoudi och Mark Matsen från University of Waterloo, Ontario, Kanada, har studerat effekterna av att berika långkedjiga polymersmältor med kortkedjiga polymerer. De utförde numeriska simuleringar för att förklara den minskade spänningen på smältans yta, på grund av att korta kedjor segregerar vid ytan med tiden när oordning växer i smältan. De hittade en elegant formel för att beräkna ytspänningen för sådana smältor, kopplat till deras komponenters relativa vikt.

I den här studien, författarna modellerar individuella polymerer som en pärlfjädermodell som länkar samman en serie monomerer som är sammankopplade med fritt sammanfogade bindningar. De använder sedan en teori, kallad self-consistent field theory (SCFT), som hjälper till att modellera vad som händer på ytan av polymersmältan. De modellerar också överkoncentrationen av korta polymerer i kombination med effekten på ytspänningen i termer av störningsenergi. De finner att det finns universella beroenden av polymerernas molekylviktsfördelning.

Författarna jämför sedan sin simulering med approximerade ekvationer. De drar av en enkel matematisk formel som beskriver gränsytspänningen mellan oblandbara kort- och långkedjiga polymerer som en funktion av molekylvikten hos polymererna i blandningen. Vad är mer, de finner att molekylvikten också påverkar nivån av segregation mellan kort- och långkedjiga polymerer.