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.

Читайте нас в мобильном приложении

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»
Подписывайтесь на канал rusplt.ru в Яндекс.Дзен
Подписывайтесь на канал rusplt в Дзен
Комментарии
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Читайте только самое важное!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
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!