Los físicos teóricos dirigidos por el profesor Kurt Binder y el Dr. Arash Nikoubashman en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU en Alemania han utilizado simulaciones por computadora para estudiar la disposición de polímeros rígidos en cavidades esféricas. Estos sistemas confinados juegan un papel importante para una amplia gamade aplicaciones, como la fabricación de nanopartículas para el suministro dirigido de fármacos y para nanomateriales a medida.Además, los sistemas investigados pueden proporcionar información crucial sobre el funcionamiento interno de los problemas biológicos donde los efectos de confinamiento son cruciales, como el empaquetado de ADN bicatenario encápsidas de bacteriófagos y el autoensamblaje de filamentos de actina en las células.
Las simulaciones han demostrado que las cadenas completamente flexibles se distribuyen de manera homogénea dentro de la cavidad esférica, con una superficie no estructurada en la esfera de confinamiento. Sin embargo, cuando se aumentó la rigidez de las cadenas, los polímeros se alinearon de forma paralela con los extremos de la cadena ordenadosen un plano ecuatorial común. Al mismo tiempo, surgieron estructuras complejas en la superficie de la esfera. A bajas densidades y rigidez intermedia, las cadenas formaron patrones bipolares, como se les conoce a partir de cebollas y globos. A medida que la densidad y la rigidez aumentaron aún más,la textura cambió a una estructura similar a una pelota de tenis con cuatro polos distintos.
Estos estados altamente inusuales se originan en la compleja interacción entre el empaquetamiento y la flexión de las cadenas de polímeros individuales. Por un lado, es entropicamente favorable que las rígidas cadenas de polímeros se alineen paralelas entre sí. Esta llamada fase nemática es,por ejemplo, crucial para la funcionalidad de las pantallas de cristal líquido. Por otro lado, el confinamiento esférico impide tal orden en todo el sistema, de modo que las cadenas cercanas a la superficie de la esfera tienen que doblarse, lo que es energéticamente desfavorable. Las estructuras resultantes sonentonces el compromiso de estas restricciones.
Estas simulaciones brindaron la primera oportunidad de observar y estudiar el autoensamblaje de polímeros rígidos en cavidades esféricas. Los investigadores del Dr. Arash Nikoubashman y el Profesor Kurt Binder confían en que su trabajo ayudará a dilucidar el comportamiento tanto natural comosistemas blandos sintéticos en confinamiento.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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