Uma nova estrutura teórica desenvolvida pelos pesquisadores da KAUST desafia a compreensão existente de como as macromoléculas carregadas, conhecidas como polieletrólitos, se automontam em soluções aquosas. As descobertas podem levar a novas estratégias para projetar materiais macios funcionais, como hidrogéis e membranas.

Os polieletrólitos são moléculas longas, semelhantes a cadeias, com unidades carregadas repetidas. Essas moléculas são amplamente utilizadas em vários campos, incluindo as indústrias biomédica e de energia. O comportamento de automontagem dos polieletrólitos é crucial para suas aplicações.

De acordo com a teoria clássica, os polieletrólitos em ambiente aquoso formam complexos, chamados complexos polieletrólitos (PECs), por meio de interações eletrostáticas entre as unidades carregadas. O tamanho, a estrutura e as propriedades dos PECs dependem de vários fatores, incluindo a densidade de carga e a concentração dos polieletrólitos.

A equipe liderada pelo Professor Jean-François Joanny, pelo Professor David Morse e pela Professora Nathalie Duru desenvolveu um novo quadro teórico que desafia esta visão clássica. A principal conclusão é que a automontagem do polieletrólito é impulsionada não apenas pelas interações eletrostáticas, mas também pelo efeito de volume excluído.

O efeito de volume excluído refere-se ao fato de dois objetos não poderem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. No caso dos polieletrólitos, o efeito de volume excluído surge do fato das moléculas serem longas e flexíveis.

A equipe mostrou que o efeito do volume excluído pode afetar significativamente o comportamento de automontagem dos polieletrólitos, levando à formação de diferentes tipos de estruturas, como clusters e redes, em vez dos PECs tradicionais.

A teoria é consistente com observações experimentais recentes e fornece uma compreensão mais completa da automontagem de polieletrólitos. As descobertas podem levar ao desenvolvimento de novos materiais com propriedades personalizadas para diversas aplicações.