Investigación

 

Brownian motion of optically anisotropic particles in weak polymer gels

 

P. Díaz-Leyva, E. Pérez and J.L. Arauz-Lara

 

Instituto de Física "Manuel Sandoval Vallarta", Universidad Autónoma de San Luis Potosí, Álvaro Obregón 64, 78000 San Luis Potosí, S.L.P., México.

 

Recibido el 29 de junio de 2004.
Aceptado el 3 de agosto de 2004.

 

Abstract

The translational and rotational dynamics of optically anisotropic colloidal particles in viscoelastic polymer gels is studied by dynamic light scattering. Polymer gels are formed by polymerization of acrylamide and bis-acrylamide, as cross-linking agent, in water. Particles with crystalline internal structure are made by emulsification of liquid crystal at the nematic phase and a further consolidation. In this work we consider only low fractions of cross-linking, where the systems are ergodic and gaussian statistics is valid. Experimental results for the rotational and translational mean squared displacements, showing the effect of the system's viscoelasticity on both diffusion modes, can be fitted to an extended model of Brownian particles harmonically bounded to a multicomponent of weak elastic restoring forces.

Keywords: Dynamic light scattering,; rotational diffusion; gels.

 

Resumen

La dinámica traslacional y rotacional de partículas coloidales ópticamente anisotrópicas en geles de polímeros son estudiadas por dispersión dinámica de luz. Las geles de polímero están formadas con acrilamida y bis-acrilamida, como agente entrecruzador en agua. Las partículas con estructura cristalina interna están hechas emulsificando un cristal líquido en su fase nemática y posteriormente consolidándolo. En este trabajo consideramos únicamente geles a una baja fracción de agente entrecruzador, en donde los sistemas son ergódicos y la estadística gausiana es válida. Los resultados experimentales para el desplazamiento cuadrático medio traslacional y rotacional, que muestrean el efecto viscoélastico de estos sistemas en ambos modos, pueden ser ajustados a un modelo extendido de una partícula browniana armónicamente ligada a un multicomponente de fuerzas elásticas restauradoras débiles.

Descriptores: Dispersión dinámica de luz; difusión rotacional; geles.

 

PACS: 82.70.Gg; 82.70.Dd; 05.40.Jc

 

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Acknowledgments

Work partially supported by the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, Mexico, Grants G29589E and ER026 Materiales Biomoleculares, and by the instituto Mexicano del Petróleo, Mexico, Grant FIES-98-101-I.

 

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