Уйди, противный!
1 мин чтения
Уйди, противный!

Физики объяснили «со-нерастворимость»

Исследователи из Высшей школы экономики и Лейпцигского Университета создали модель, позволяющую быстро и с высокой степенью точности предсказывать поведение полимеров в смешанных растворителях. Это первая научная работа, которая, основываясь на принципах статистической механики, объясняет эффект подавления «со-нерастворения» (co-nonsolvency) при высоких давлениях.

Хороший растворитель — это тот, который хорошо растворяет полимер. Например, если взять два растворителя —  воду и метиловый спирт — то для такого полимера, как поли N-изопропилакриламид (ПНИПАМ), они по отдельности являются хорошими. Но если в некоторой пропорции смешать их, получившаяся смесь уже будет не полностью растворять этот полимер. В этом и заключается парадоксальность эффекта со-нерастворимости. Несмотря на то, что он известен учёным давно, физические механизмы, в результате которых он происходит, до недавнего времени систематически не изучались.

«Макромолекула ПНИПАМа и вода стремятся образовать водородные связи, и молекулы метилового спирта также стремятся образовать водородные связи с полимерной цепочкой. Но водородные связи ПНИПАМ-спирт сильнее, чем водородные связи ПНИПАМ-вода. Таким образом, эта конкурентная борьба приводит к тому, что при определенной концентрации спирта полимеру легче свернуться, образовать компактную глобулу, как можно больше набрать туда спирта, а воду вытеснить. Получается, что такое явление может происходить только в системах, в которых могут образовываться водородные связи.

Но ещё в 1978 году было экспериментально обнаружено явление со-нерастворимости в тройной системе полистирол-циклогексан-диметилформамид, где никаких водородных связей нет. Тогда исследователи из группы профессора Кремера высказали предположение, что со-нерастворимость — общий физический эффект», — объясил Юрий Будков, доцент Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова НИУ ВШЭ.   

Исследователи построили модель поведения гибкой полимерной цепи в смешанных растворителях и показали, что при высоком давлении со-нерастворимость может быть подавлена, детально объяснив микроскопический механизм подавления со-нерастворимости. 

Результаты этой работы могут иметь не только чисто академический интерес, но и лечь в основу методик экспресс-анализа полимерных систем в смешанных растворителях, что существенно сэкономит время проведения опытов. А также найдут применение в медицине и фармакологии (адресная доставка лекарственных соединений, создание лекарственных препаратов пролонгированного действия), пищевой промышленности (создании суспензий, таких как майонез, кетчуп, молочные продукты) и других областях.
 

Статья опубликована в журнале Soft  Matter.

Если у Вас возник вопрос по материалу, то Вы можете задать его специальной рубрике Задать вопрос Будто и не бывало… Далее в рубрике Будто и не бывало…Учёные виртуально воссоздали Москву 1830 года Читайте в рубрике «Инновации» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Загрузка...
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте статьи экспертов
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»