Tamaño y dinámica del elemento de volumen libre en poliestireno y metacrilato de poli (metil) medido con...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los Polímeros
• Espectroscopia
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los elementos de volumen libres (FVE) son cruciales para las propiedades del polímero como la difusión y el comportamiento mecánico.
• La comprensión del tamaño, la distribución y la dinámica de FVE es esencial para el diseño de polímeros.
• Las técnicas anteriores carecían de información detallada sobre las propiedades y la dinámica electrostática de las FVE.

Objetivo del estudio:

• Investigar el tamaño, la distribución del tamaño, la dinámica y las propiedades electrostáticas de los FVE en poliestireno (PS) y metacrilato de polimetilo (PMMA).
• Caracterizar la dinámica de orientación de una sonda vibratoria dentro de la matriz del polímero para inferir las características de la FVE.
• Para correlacionar los radios FVE con las intensidades del campo eléctrico usando el efecto vibratorio Stark.

Principales métodos:

• Utilizó el Método de Anisotropía de Orientación Restringida (ROAM), una técnica espectroscópica infrarroja ultrarrápida.
• Empleó una sonda vibratoria (fenil selenocianato, PhSeCN) y analizó su dinámica de orientación en todo su espectro de absorción.
• Aplicamos el efecto Stark vibratorio de primer orden para vincular los radios FVE con los campos eléctricos locales.

Principales resultados:

• El poliestireno (PS) posee FVE más grandes (radio promedio de 3,4 Å) con una distribución de tamaño no gaussiana más amplia en comparación con el PMMA (radio promedio de 3,0 Å, distribución casi gaussiana).
• La dinámica estructural de FVE ocurre en una escala de tiempo de ~ 150 ps, que implica fluctuaciones de forma que conservan el tamaño promedio de FVE.
• PMMA mostró radios FVE únicos para cada intensidad de campo eléctrico, mientras que PS exhibió radios más pequeños asociados con una amplia distribución de campos eléctricos fuertes.

Conclusiones:

• ROAM proporciona información sin precedentes sobre la dinámica FVE y las propiedades electrostáticas en polímeros.
• Existen diferencias significativas en las características del FVE entre el PS y el PMMA, que afectan a sus propiedades materiales.
• El estudio revela una relación compleja entre el tamaño de FVE y los campos eléctricos locales en PS, lo que sugiere un comportamiento único del portador de carga.