Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την μελέτη δύο διαφορετικών
θεμάτων που σχετίζονται με μηχανικές και οπτικές δυνάμεις στην περιοχή της χαλαρής
ύλης. Στο πρώτο μέρος αναφέρεται η επίδραση της ακτινοβολίας του φωτός σε διαλύματα
πολυδιενίων. Ειδικότερα ο χαρακτηρισμός των ινών που δημιουργούνται υπό την επίδραση
του φωτός καθώς και η επίδραση του φωτός σε πολύπλοκα συστήματα που περιέχουν
πολυδιένεια. Παρατηρήσαμε ότι υπό την επίδραση ακτινοβολίας δημιουργούνται
ελεύθερες ρίζες, οι οποίες δικτυώνουν το υλικό δημιουργώντας ίνες. Επίσης
παρατηρήσαμε ότι αλλάζοντας διάφορες παραμέτρους του δείγματος (θερμοκρασία,
διαλύτης και μικροδομή) επηρεάζεται η κινητική της δομής που δημιουργείται. Πιο
συγκεκριμένα πολυσυσταδικά συμπολυμερή (δυσυσταδικά, τρισυσταδικά) σε
επιλεγμένους διαλύτες, μας δίνουν νέες κατευθύνσεις στην δημιουργία δομών, γεγονός
που οφείλεται στο πολύπλοκο διάγραμμα φάσης.
Στο δεύτερο μέρος, αναφερόμαστε στις δομικές και δυναμικές ιδιότητες
αιωρημάτων μαλακών κολλοειδών διασπορών τύπου πυρήνα‐κελύφους (core‐shell) σε
συγκεντρώσεις μέχρι την υαλώδη περιοχή (glass regime). Στην παρούσα μελέτη
χρησιμοποιήθηκαν σωματίδια με διαφορετικό μοριακό βάρος αλυσίδας χημικά δεμένης με
των πυρήνα, προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση της «μαλακότητας» (softness). Στην
υγρή περιοχή λόγω της μεγάλης διαφοράς του δείκτη διάθλασης μεταξύ σωματιδίου‐
διαλύτη, χρησιμοποιήθηκε η τεχνική 3D δυναμική σκέδαση φωτός, για την εξάλειψη της
πολλαπλής σκέδασης. Αποδείξαμε ότι η δυναμική των συστημάτων συγκλίνει με την
θεωρία πορωδών σφαιρών, μεταβάλλοντας μια παράμετρο, το υδροδυναμικό βάθος
διείσδυσης. Στην υαλώδη περιοχή τα συστήματα παρουσιάζουν μη εργοδική συμπεριφορά
και η δυναμική αλλάζει με τη πάροδο του χρόνου. Στην περίπτωση αυτή τα συστήματα
χαρακτηρίστηκαν με φασματοσκοπία συσχέτισης φωτονίων πολλαπλών περιοχών
συμφωνίας (MSDLS) όπου ανεξαρτήτως της μαλακότητας των σωματιδίων παρατηρήθηκε
μετάβαση από την υαλώδη στην κρυσταλλική περιοχή. Επιπρόσθετα, μέσω ρεολογικών
μετρήσεων, μελετήθηκε η επίδραση της μαλακότητας υπό διάτμηση. Πιο συγκεκριμένα
διεξήχθησαν πειράματα στην γραμμική (dynamic frequency sweep), στην μη‐γραμμική
ix
(dynamic strain sweep, LAOS, flow curves) και «μεταβατικά» (transient) (start‐up)
πειράματα.
(EL)
This thesis is concerned with the study of two projects related with mechanical and
optical forces in soft matter systems. In the first part, the effect of light irradiation in
polydiene solutions was examined. Specifically the characterization of the light‐induced
fibers and the effect of light in more complicated polydiene‐based systems were studied.
We show that upon irradiation radicals are formed, which crosslink the material, creating
fibers. We also revealed that by changing the sample’s parameter (temperature, solvent and
microstructure) we affect the kinetics of pattern formation. More specifically multiblock
(diblock, triblock) copolymers in selective solvents, open new routes to patterning due to
rich phase diagram.
In the second part, we report on the structure and dynamics in suspensions of soft
colloidal core‐shell particles up to the glass regime. Particles with different chain molecular
weight grafted on a hard core were used to investigate the effect of softness. In the liquid
regime due to the high refractive index mismatch between particle‐solvent, we used 3D
Dynamic Light Scattering. We demonstrate that the dynamics of the system can be
interpreted with permeable spherical particles model, varying only one parameter, the
hydrodynamic penetration depth x. In the glass regime the system is strongly non‐ergodic
and ages with time. Using Multispeckle Dynamic Light scattering (MSDLS) we found a glasscrystal
re‐entrant transition, independent of particle’s softness. The effect of softness upon
shear was also investigated through rheology. A series of linear (dynamic frequency sweep),
nonlinear (dynamic strain sweep, LAOS, flow curves) and transient (start‐up) experiments
were performed, demonstrating clearly the effect of softness.
(EN)
University of Crete
