Observación directa de la cooperatividad molecular cerca de la transición de vidrio

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química Física es la química física.
• Física de la materia condensada Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• La dinámica vítrea, caracterizada por una respuesta molecular lenta cerca de la transición vítrea, se observa en diversos sistemas como las proteínas y los superconductores.
• Se ha teorizado el reordenamiento molecular cooperativo para explicar los tiempos de relajación y las funciones de respuesta en las gafas.
• Estudios previos observaron cooperatividad en vidrios coloidales y simulaciones, pero faltaban conocimientos directos a nanoescala sobre la transición de vidrio molecular.

Objetivo del estudio:

• Para observar y analizar directamente la cooperatividad molecular en la transición de vidrio molecular.
• Para investigar la escala de longitud y la forma de la cooperativa.
• Determinar si las funciones de respuesta ampliada se originan intrínsecamente en regiones cooperativas o en la heterogeneidad del conjunto.

Principales métodos:

• Se utilizó la exploración a escala nanométrica de las fluctuaciones dieléctricas.
• Analizó señales aleatorias de ruido telegráfico y sus espectros de potencia de racimos moleculares.
• Estudió el polivinilacetato (PVAc) cerca de su transición al vidrio.

Principales resultados:

• Cooperatividad molecular observada directamente en el polivinilacetato (PVAc) cerca de la transición de vidrio.
• Agrupaciones moleculares identificadas que cambian espontáneamente entre 2-4 configuraciones, generando ruido telegráfico aleatorio.
• Demostró que los grupos individuales exhiben una heterogeneidad dinámica transitoria y una cinética no exponencial.

Conclusiones:

• Las regiones cooperativas individuales muestran una heterogeneidad dinámica transitoria intrínseca y una cinética no exponencial.
• Proporciona evidencia directa a nanoescala para la cooperatividad molecular en la transición de vidrio.
• Avanza en la comprensión de los mecanismos fundamentales que subyacen a las dinámicas de vidrio.