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Novel states of matter for topological polymers
Iurii Chubak
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Physik)
Betreuer*in
Christos N. Likos
DOI
10.25365/thesis.72644
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30274.96122.443861-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Funktionalisierte Polymerstrukturen haben in letzter Zeit aufgrund ihrer Reaktion auf extern auferlegte Stimuli großes Interesse geweckt. Mithilfe solcher Bausteine können Materialien der nächsten Generation mit kontrollierbaren Eigenschaften entwickelt werden. Diese Arbeit befasst sich mit zwei Klassen von Polymersystemen mit nichttrivialer Architektur, Sternen und Ringen, die funktionalisierte Blöcke enthalten. In beiden Fällen führt die Kopplung zwischen einem Stimulus und funktionalisierten Blöcken zu einer charakteristischen mikroskopischen Dynamik, die einzigartigen makroskopischen Selbstorganisationswege eröffnet. Im Fall von Sternen, bei denen der Stimulus zu einer von der Lösungsmittelqualität abhängigen Anziehungskraft zwischen den funktionalisierten Blöcken führt, finden wir die Formation miteinander verbundener Mizellenaggregate in sehr verdünnten Lösungen und die Entwicklung einer netzwerkartigen Systemstruktur, wenn die Polymerkonzentration erhöht wird. Im Fall von Ringen, bei denen der Stimulus auf eine Nichtgleichgewichtsweise durch unterschiedliche Aktivitätsniveaus zwischen
funktionalisierten und nicht funktionalisierten Blöcken eingeführt wird, finden wir die
Bildung eines bisher nicht bekannten Materiezustands, der auf topologischen Threading-Einschränkungen und Aktivität bei hohen Polymerkonzentrationen beruht — das so-
genannte aktive topologische Glas. Die Eigenschaften von Gleichgewichtsringpolymerschmelzen sowie diejenigen des aktiven topologischen Glases werden in Bezug auf bio-
physikalische Phänomene im Zellkern weiter diskutiert.
Abstract
(Englisch)
Functionalized polymeric structures have recently attracted considerable interest due to
their responsiveness to externally imposed stimuli. Such systems can be used to design
next-generation materials with controllable properties. This work focuses on two classes of
polymeric systems with nontrivial architectural composition, stars and rings, that contain
functionalized blocks. In each case, the coupling between a stimulus and functionalized
blocks introduces distinctive microscopic dynamics that can yield unique macroscopic self-
organization pathways. In the case of stars, where the stimulus leads to the solvent quality
dependent attraction strength between the functionalized blocks, we find the formation
of interconnected micellar aggregates in very dilute solutions and the development of a
network-like system structure as the polymer concentration is increased. In the case of
rings, where the stimulus is introduced in a non-equilibrium way through different activity
levels between functionalized and non-functionalized blocks, we find the formation of a
hitherto unobserved state of matter that is built on topological threading constrains and
activity at high polymer concentrations — the so-called active topological glass. The
properties of equilibrium ring polymer melts as well as of the active topological glass are
further discussed in relation to biophysical phenomena in the cell nucleus.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
soft matter star polymers ring polymers functionalized materials self-associations telechelic star polymers topology topological glass glass activity non-equilibrium physics confinement chromatin cell nucleus
Schlagwörter
(Deutsch)
weiche Materialien Sternpolymere Ringpolymere funktionalisierte Materialien Selbstassoziationen Topologie topologisches Glas Glas Aktivität Nichtgleichgewichtsphysik Chromatin Zellkern
Autor*innen
Iurii Chubak
Haupttitel (Englisch)
Novel states of matter for topological polymers
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
198, 3 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christos N. Likos
AC Nummer
AC16078757
Utheses ID
57583
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 411 |