پلیمرهای حلقوی با توجه به نوعِ توپولوژی خود، حرکت متفاوتی در محلول­ها دارند. این یافتۀ دکتر محمدرضا اجتهادی، استاد دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف، نتیجۀ پروژۀ کارشناسی ­ارشد دانشجوی دانشکده فیزیکِ شریف، ریحانه فریمانی، است.

اجتهادی به همراه ریحانه فریمانی و زهرا احمدیان دهاقانی، دانشجوی سابق ایشان، که هم اکنون و به ترتیب در دانشکده فیزیک دانشگاه وین و مدرسه بین المللی مطالعات پیشرفته SISSA ایتالیا مشغول پژوهش هستند و همچنین به همراه همکارِ بین المللی شان کریستوس لیکوس Christos N. Likos از دانشکده فیزیک دانشگاه وین در پژوهش جدیدشان که در مجله معتبر فیزیکال ریویو لترز Physical Review Letters به چاپ رسیده است به بررسی ارتباطِ بین دینامیکِ پلیمرهای به هم پیوسته حلقوی و توپولوژی آن ها پرداخته اند.

محمدرضا اجتهادی استاد دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف

در این پژوهش اجتهادی و همکارنش شبیه­ سازی رایانه­ ای را برای دو نوع از پلیمرهای حلقوی خود اجتناب کننده -self-avoiding ring polymers انجام داده اند. نوع اول، پلیمرهایی که به صورت مکانیکی به هم مقیدند به نام پلی (2) كاتينان ها poly[2]catenanes به اختصار PC ها و پلیمرهایی که به صورت شیمیایی به هم مقیدند به نام حلقه های مقید bonded rings یا به اختصار BR ها.

این شبیه سازی ها هر دو در شرایط یکسانِ برشیِ ایستا انجام شده اند.

این گروه پژوهشی دریافته اند که حلقه های مقید BR ها یک الگوی حرکتی جدید ایجاد کرده اند که آن را غلتیدن گرادیانی gradient tumbling نامیده اند. حرکتی که دارای چرخش حول محور گرادیان است. برای PC ها حلقه های پلیمری کشیده می شوند و الگوی جدیدی از حرکت به نام غلتیدن لغزشی slip tumbling ایجاد می کنند. تفاوت دیگر آن است که در حلقه های BR دینامیک پیوسته و نوسانی است در حالی که در پلیمرهای PC حرکت ناپیوسته و در بازۀ بینِ غلتیدن لغزشیِ آن ها رخ می دهد.

یافته های این گروه پژوهشی ارتباط عمیقی را بین توپولوژی پلیمرهای به هم پیوسته و هیدرودینامیک آن­ها در محلول­های رقیق نشان می­ دهد.

این پژوهش که در فهرستِ پیشنهادی سردبیر مجله PRL نیزقرار گرفته است، دریچه ای جدید به فیزیک پلیمرهای پیوسته و نقش توپولوژی در هیدرودینامیک آن­ها خواهد گشود.