Ringpolymerer är en typ av polymer där kedjan av monomerer bildar en sluten slinga, som liknar en ring eller en cirkel. De skiljer sig från linjära polymerer, som har en kedja med två fria ändar. Att förstå beteendet hos ringpolymerer är viktigt inom olika områden, inklusive läkemedelstillförselsystem, produkter för personlig vård och livsmedelstillsatser.
När en vätska utsätts för skjuvpåkänning, till exempel när ett skikt av vätska rör sig parallellt med ett annat med en annan hastighet, kommer polymerkedjorna vanligtvis i linje med flödet. Detta beteende är känt som kedjesträckning och är väl beskrivet av befintliga teorier. Cambridge-forskarna fann dock att ringpolymerer under skjuvning visar mer intrikata rörelsemönster.
Med hjälp av en kombination av simuleringar och experiment observerade forskarna att ringpolymerer genomgår dynamiska förändringar i form och orientering under skjuvning. De fann att ringarna kan vända mellan olika konformationer, som tillplattning, vridning och tumling, vilket leder till komplexa banor.
Studien avslöjade att de oväntade rörelsemönstren för ringpolymerer uppstår på grund av deras unika topologi. Ringarnas slutna slingstruktur möjliggör mer komplexa deformationer och interaktioner jämfört med linjära polymerer, vilket resulterar i det observerade vändningsbeteendet.
Dessutom fann forskarna att dynamiken hos ringpolymerer under skjuvning beror på olika faktorer som storleken på ringarna, koncentrationen av polymerlösningen och skjuvhastigheten. Denna komplexitet öppnar nya möjligheter för att kontrollera beteendet och egenskaperna hos komplexa vätskor genom att manipulera dessa parametrar.
Upptäckten av dessa okonventionella rörelsemönster i ringpolymerer under skjuvning utökar vår förståelse av fysiken hos komplexa vätskor och har potentiella implikationer inom områden som reologi, polymervetenskap och materialdesign. Det belyser behovet av ytterligare forskning för att reda ut det intrikata beteendet hos dessa system och låsa upp deras potentiella tillämpningar.
Sammanfattningsvis belyser studien utförd av fysiker vid University of Cambridge ljus på de oväntade och komplexa rörelsemönstren hos ringpolymerer under skjuvning. Denna banbrytande upptäckt utmanar traditionella teorier och öppnar nya vägar för forskning, och erbjuder insikter som kan leda till framsteg inom olika vetenskapliga och industriella områden.
