Innere Reibung in Polyelektrolyten

E. Buvalaia, M. Kruteva, I. Hoffmann, A. Radulescu, S. Förster, R. Biehl

Polyelektrolyte (PE) sind geladene polymere Makromoleküle in wässriger Lösung (siehe Abb. 1), die ein breites Anwendungsspektrum als Verdickungsmittel, Emulgatoren, Schleppminderer oder Klärmittel haben. In einem Multiskalenansatz, der verschiedene Methoden wie dynamische Lichtstreuung, Neutronenspinecho-Spektroskopie, Kleinwinkel-Neutronenstreuung und Pulsfeldgradienten-NMR kombiniert, wurde die Kettendynamik untersucht.

Das kettenförmige Makromolekül dehnt sich bei niedriger Salzkonzentration aufgrund der Ladungen aus, aber bei hoher Salzkonzentration werden die Ladungen abgeschirmt und das Makromolekül schrumpft. Überraschenderweise ist die Dynamik der Segmente immer die einer neutralen Polymerkette mit Reibung zwischen benachbarten Segmenten.

Internal friction in polyelectrolytes
Abbildung 1: Effektive Diffusion Deff für PSSH (Punkte). Das Zimm-Modell einer neutralen Kette (gestrichelte + niedrige Q rote Linie) beschreibt die Segmentdynamik. Interne Reibung verlangsamt die Segmentdynamik bei größerem Q (grüner Bereich) aufgrund von Reibung zwischen benachbarten Monomeren (rechte Abbildung). Wechselwirkungen zwischen den Ketten (linke Abbildung) erhöhen Deff bei niedrigem Q und zeigen kollektive Kettendiffusion (schwarze Linie).
Copyright:
— Ralf Biehl, JCNS-1 / Forschungszentrum Jülich CC-BY 4.0

[1] E. Buvalaia et al., Interchain Hydrodynamic Interaction and Internal Friction of Polyelectrolytes,
ACS Macro Lett 22, 1218 (2023)  DOI: 10.1021/ACSMACROLETT.3C00409.

Letzte Änderung: 26.04.2024