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Remarks on polyelectrolyte conformation

1976; EDP Sciences; Volume: 37; Issue: 12 Linguagem: Francês

10.1051/jphys

2777-3396

P. G. de Gennes, P. Pincus, R. M. Velasco, F. Brochard,

Material Dynamics and Properties

2014 Nous discutons des conformations de polymères linéaires chargés en faisant les hypothèses suivantes : a) la chaîne sans charge est flexible, b) la force électrostatique domine les interactions monomère-monomère, c) il n'y a pas de sels.1) Pour le cas dilué (chaînes non enchevêtrées) en corrigeant le calcul self-consistant fait récem- ment par Richmond [1a], on trouve une taille des polyions égale à R = Nd, qui est une fonction linéaire de l'indice de polymérisation N. Ce résultat est en accord avec les précédents travaux de Hermans et Overbeek [1b], Kuhn, Kunzle et Katchalsky [1c].2) Il existe un domaine pour des concentrations très petites c (c** c c*) où les interactions électrostatiques entre les polyions sont supérieures aux énergies thermiques, il semble donc possible que les polyions puissent former un réseau périodique à trois dimensions.Néanmoins, il semble difficile de mettre en évidence un réseau si dilué.3) Jusqu'ici toutes les expériences avec les polyélectrolytes sans sels ont été pratiquement faites à des concentrations c > c*, pour lesquelles les différentes chaînes sont enchevêtrées.Pour discuter ce régime on s'intéresse uniquement au cas où la charge par unité de longueur est près du (ou au- dessus du) seuil de condensation, donc il existe une seule longueur 03BE(c) caractérisant les corrélations; à trois dimensions 03BE a le même comportement que le rayon de Debye pour les contre-ions.On a considéré quelques conformations possibles : a) un réseau hexagonal de bâtonnets; b) un réseau cubique de bâtonnets; c) une phase isotrope de chaînes partiellement flexibles.Les différentes structures formées de bâtonnets semblent avoir la même énergie électrostatique.Ce fait suggère que la phase isotrope peut être la plus favorable.On analyse cette dernière phase en utilisant les mêmes méthodes qui se sont révélées efficaces pour les solutions des polymères neutres.Dans le modèle isotrope chaque chaîne a le comportement d'une succession des petites pelotes (blobs) de taille 03BE.Les effets électrostatiques sont importants à l'intérieur d'un blob et analogues au cas (1).Mais ces interactions sont écrantées entre les blobs ; chaque chaîne a un comportement idéal à grande échelle et son rayon est R(c) ~ c-1/4 N1/2.Si on suppose que les effets dynamiques des enchevêtrements sont faibles on trouve une valeur pour la viscosité ~sp/c ~ Nc-1/2.Abstract.2014 We discuss the conformations of linear polyions assuming that a) the corresponding uncharged chain is flexible ; b) electrostatic forces dominate the monomer-monomer interactions; c) no salt is added.1) For the dilute case (non overlapping chains) correcting a recent self-consistent calculation by Richmond [1a], we find an overall polyion size R = Nd which is a linear function of the polymerization index N in agreement with the early work of Hermans and Overbeek, [1b], Kuhn, Kunzle, and Katchalsky [1c].2) There is a range of very low concentration c (c** c c*) where the chains do not overlap (c c*) but where the electrostatic interactions between polyions are much larger than thermal