Star polymers: From conformations to interactions to phase diagrams

Abstract

We review recent progress achieved in the theoretical description of the interactions, correlations, and phase behavior of concentrated solutions of star polymers, sterically stabilized colloids, and micelles. We show that the theoretical prediction of an ultrasoft, logarithmically diverging effective interaction between the star centers, which has been confirmed by SANSexperiments and computer simulations, lies in the core of a host of unusual phenomena encountered in such systems. These include anomalous structure factors, reentrant melting behavior, as well as a variety of exotic crystal phases. Extensions to polydisperse stars and the role of many-body forces are also discussed. A particular ‘mean-field’ character of star polymer fluids is presented and it is shown that it manifests itself in the shape and structure of sedimentation profiles of these systems.

Здійснено огляд недавніх досягнень у теоретичному описі взаємодій, кореляцій і фазової поведінки концентрованих розчинів зіркових полімерів, просторово стійких колоїдів і міцел. Ми покажемо, що теоретично передбачена надм’яка логарифмічно розбіжна ефективна взаємодія між центрами зірок, що була підтверджена SANS-експериментами і комп’ютерними симуляціями, потрапляє в множину незвичних явищ, які спостерігаються в таких системах. Сюди відносяться аномальні структурні фактори, поведінка зворотнього плавлення, множини екзотичних кристалічних фаз. Також обговорено узагальнення на випадок полідисперсних зірок і роль сил багатьох тіл. Представлено особливу поведінку типу “cереднього поля” плинів зіркових полімерів і показано, що вона проявляється у формі і структурі профілів осаджування цих систем.