Polyelektrolyter är långa, kedjeliknande molekyler med upprepade laddade enheter. Dessa molekyler används i stor utsträckning inom olika områden, inklusive den biomedicinska och energiindustrin. Självmonterande beteende hos polyelektrolyter är avgörande för deras tillämpningar.
Enligt den klassiska teorin bildar polyelektrolyter i en vattenhaltig miljö komplex, så kallade polyelektrolytkomplex (PEC), genom elektrostatiska interaktioner mellan de laddade enheterna. Storleken, strukturen och egenskaperna hos PEC beror på olika faktorer, inklusive laddningstätheten och koncentrationen av polyelektrolyterna.
Teamet ledd av professor Jean-Francois Joanny, professor David Morse och professor Nathalie Duru utvecklade ett nytt teoretiskt ramverk som utmanar denna klassiska syn. Nyckelinsikten är att självmontering av polyelektrolyt inte bara drivs av elektrostatiska interaktioner utan också av den uteslutna volymeffekten.
Exkluderad volymeffekt hänvisar till det faktum att två objekt inte kan uppta samma utrymme samtidigt. När det gäller polyelektrolyter uppstår den uteslutna volymeffekten av att molekylerna är långa och flexibla.
Teamet visade att den uteslutna volymeffekten avsevärt kan påverka polyelektrolyternas självmonterande beteende, vilket leder till bildandet av olika typer av strukturer, såsom kluster och nätverk, snarare än de traditionella PEC:erna.
Teorin överensstämmer med nya experimentella observationer och ger en mer fullständig förståelse av polyelektrolyt självmontering. Fynden kan leda till utveckling av nya material med skräddarsydda egenskaper för olika applikationer.
