Copolímeros Confinados: Dinámica y Equilibrio

A.D. PEZZUTTI; D.A. VEGA; M.A. VILLAR

Bahía Blanca

Simposio; IX Simposio Argentino de Polímeros, SAP IX; 2011

Grupo de Polímeros, PLAPIQUI

El efecto del confinamiento tridimensional de copolímeros bloque ha sido extensivamente estudiado, durante la última década, para el desarrollo de diferentes aplicaciones biológicas y nano-tecnológicas. Inicialmente la mayoría de los estudios sobre copolímeros bloque estuvieron focalizados en las propiedades de fundidos en masa, donde esferas, cilindros, lamelas y giroides han sido identificados teórica y experi-mentalmente. Sin embargo, estas estructuras ordenadas pueden modificar sus configuraciones en presencia de campos externos, los cuales pueden romper la simetría de las morfologías en ausencia de tales campos, incremen-tando el número de posibles configuraciones de equilibrio. Para modificar las morfologías de equilibrio se han empleado efectos interfaciales, campos eléctricos o tensiones de corte.  Estos estudios han mostrado que el efecto de las interacciones superficiales puede resultar aún más importante que el confinamiento bidimensional siendo un factor determinante en la orientación de las fases de equilibrio del copolímero.  Por ejemplo, He et al. han mostrado mediante simulaciones Monte Carlo de copolímeros dibloque simétricos que las interacciones superficiales inducen la formación de estructuras de multicapas bajo efectos de confinamiento.  Estudios más detallados mediante el funcional de la densidad han mostrado que la orientación de estas estructuras puede ser controlada mediante las interac-ciones de superficie. Para sistemas nanoscópicos las fuerzas de volumen suelen ser despreciables y la morfología es gobernada por la tensión superficial. Para polímeros desordenados, la tensión superficial es isotrópica y la configuración resultante es una estructura de mínima superficie, es decir, esférica. Cuando se forma la gota sobre un sustrato, el ángulo de contacto entre interfases queda determinado por la relación entre las tensiones superficiales del sistema gas-polímero-sustrato. En equilibrio, la tensión superficial de cada fase está ligada al ángulo de contacto a través de la ecuación de Young. Mientras que la gota de polímero adquiere configuraciones simples para polímeros deses-tructurados, las mismas son más complejas para sistemas anisotrópicos. Por ejemplo en un sistema de copolímeros dibloque con estructura lamelar, la gota puede adquirir configuraciones hiperbólicas o formar terrazas. En este trabajo se estudió, mediante simulación numérica de un modelo de campo medio, la evolución y configuración de gotas de copolímero bloque con dife-rentes estructuras depositadas sobre sustratos sólidos.