Dinámica de ruptura de polímeros ramificados tipo estrella

N. GARCÍA; M. FEBBO; A. MILCHEV; D. A. VEGA

Villa Carlos Paz

Congreso; 97 Reunión Nacional de la AFA; 2012

AFA

Una gran variedad de problemas en ciencia de materiales se basa en el entendimiento de la dinámica de macromoléculas. En particular, la dinámica de fractura de macromoléculas sujetas a fuerzas de tensión ha cobrado un gran interés, principalmente debido a que es posible experimentalmente manipular biomoléculas usando el microscopio de fuerza atómica (AFM) [Oberhauser et al., J. Proc. Natl. Acad. Sci USA 98 468, 2001], [W. Greenleaf et al., Phys. Rev. Lett. 208102, 2005]. En los últimos años esto ha llevado a una gran variedad de simulaciones computacionales para entender y explicar la física de la ruptura de macromoléculas. Se han realizado simulaciones en dinámica molecular de la ruptura de cadenas sujetas a deformación constante [T. P. Doerr et al., Journal of Chemical Physics 101 10107, 1994], [J. N. Stember et al., Chem. Phys. 337 11, 2007] o tensión constante [R. Puthur et al., Phys. Rev. B 66 024304, 2002] utilizando distintos potenciales de interacción (armónico, Morse, Lennard-Jones). Recientemente, se ha propuesto una descripción del problema usando la teoría multi-dimensional de Langer-Kramers, que considera la ruptura de una cadena sujeta a tensión como un proceso térmicamente activado, mediado por la fuerza, a partir de encontrarse cada monómero ?atrapado? dentro de una barrera de potencial [J. Paturej et al., European Physics Letters 94 48003, 2011]. En este trabajo se estudió la dinámica de ruptura de polímeros tipo estrella de 3 brazos simétricos y asimétricos usando la teoría de Langer-Kramers, entendiendo así, las diferencias que existen respecto de los procesos de ruptura en cadenas lineales y cómo influye la complejidad de la estructura en el proceso de fragmentación. Se determinó como dependía el tiempo de vida medio (MFBT, según sus siglas en inglés) en que la cadena permanece intacta en función del número de monómeros totales (N) y de la tensión aplicada (F). Además utilizando histogramas fue posible determinar cuál monómero de la estrella presenta mayor probabilidad de fracturar la cadena. Actualmente se trata de determinar si existe sobre la cadena una propagación de ondas no-lineales del tipo solitones previo a la ruptura.