Hiljuti läbi viidud katses ilmutasid polümeerimolekulid lahuses liikudes senitundmatut efekti, jagunedes suuruse järgi vastavalt lahusti temperatuurijaotusele.
Polümeerid koosnevad pikkadest ahelmolekulidest, milles ühesugused lõigud korduvad. See asjaolu teeb nad ideaalseks uurimisobjektiks, kui soovitakse vaadelda sarnaste keemiliste omadustega, kuid erineva massi ja suurusega osakeste liikumist. Konkreetses katses kasutati tolueenis lahustunud polüstüreeni, kusjuures leidus
 |
| Polüstüreenivahtu kasutatakse õrnade esemete transportimisel pehmenduseks. Temas on segamini paljude erinevate pikkustega polüstüreenimolekulid. Pilt: Phys.Rev.Focus |
erineva pikkusega ahelaid alates üksikutest stüreenimolekulidest kuni sadadest lülidest koosnevate "niitideni". Lihtsuse mõttes vaatleme lahustiosakesi kuulikestena, mis väga lähestikku asetsedes tõukuvad ja suurel kaugusel tõmbuvad. Niisugune lahusti asus anumas, mille üks ots oli kuumem kui teine. Kuumem tähendab aga seda, et molekulid liiguvad kiiremini ja seetõttu on ka nende keskmine vahekaugus suurem kui külmemas aines. Seega on kuumem lahuse osa veidi hõredam ja külmem tihedam. Polüstüreeniahelaid võib siin vaadata lihtsalt kui erineva pikkusega niidikesi, mis samuti tõmbuvad lahustimolekulide poole. Et külmas anumaosas on lahustimolekule tihedamalt, liiguvad polüstüreenimolekulid üldiselt sinnapoole – seal on rohkem molekule, mis neid tõmbavad. See tulemus on varasemast teada, kuid äsja avastati, et kõige väiksemad – üksikud stüreenimolekulid – triivivad hoopis kuumema lahuseosa suunas. Seda selgitatakse asjaoluga, et iga kord kui stüreenimolekul saab mõnelt lahustimolekulilt juhusliku tõuke, jääb temast maha tühimik, mille täidavad lahustimolekulid. Kui niisugune tõuge viib stüreenimolekuli kuumemas suunas, leidub külmemale poole jäänud tühimiku täitmiseks suurema tõenäosusega lahustimolekule kui vastupidi liikudes, sest külmemal pool on neid lihtsalt rohkem. Pikki ahelaid viimatikirjeldatud mehhanism nii oluliselt ei puuduta, sest nemad saavad tõukeid korraga paljudelt lahustimolekulidelt ja tarvikuna see neid ei nihuta. Nii triivivadki väikesed molekulid keskmiselt kuumemasse lahusesse ja suuremad külmemasse. Niisugusele nähtusele on ka pakutud rakendust erineva pikkusega polümeerimolekulide eraldamiseks – sageli on lihtne toota erineva pikkusega polümeerimolekulide segu, ent vaja oleks sellest segust vaid kindla suurusega molekule.
Allikas:
Physical Review Focus 27 February 2009: Swimming against the Tide
Toimetas Erik Randla