Non-equilibrium Phenomena in Confined Soft Matter: Irreversible Adsorption, Physical Aging and Glass Transition at the Nanoscale

این کتاب به آن دسته از خواص ماده نرم غیرتعادلی می پردازد که در نتیجه محصور شدن در مقیاس نانو به شدت از خواص توده ای منحرف می شوند. منشا فیزیکی نهایی این اثرات محصور شدن هنوز به طور کامل شناخته نشده است. در وضعیت هنر، بحث در مورد اثرات محصور شدن بر روی خواص تعادلی، اثرات اندازه محدود و برهمکنش‌های سطحی متمرکز است. با این حال، این یک دید محدود است که به طور کامل رفتار عجیب و غریب ماده نرم در حصار و برخی از پدیده های عجیب و غریب را که نمایش داده می شوند، نشان نمی دهد. این جلد در سه موضوع اصلی زیر سازماندهی خواهد شد. تعادل و پیری فیزیکی: با درمان عدم تعادل از طریق روش شناسی رسمی فیزیک آماری به صورت عمده، منشأ فیزیکی ویژگی غیرتعادلی پلیمر نازک را تجزیه و تحلیل می‌کنیم. سپس بر تأثیر نانوحصار بر تعادل شیشه‌های ماده نرم (فرآیندی با علاقه تکنولوژیکی فوق‌العاده، که معمولاً به عنوان پیری فیزیکی شناخته می‌شود) تمرکز می‌کنیم، آخرین روند پلیمرها در آزمایش‌ها، شبیه‌سازی‌ها را با شکل‌دهنده‌های شیشه با وزن مولکولی پایین مقایسه می‌کنیم. . جذب برگشت ناپذیر: تشکیل لایه‌های جذب شده پایدار در مقیاس‌های زمانی بسیار بزرگ‌تر از زمان لازم برای متعادل کردن مواد نرم به صورت فله رخ می‌دهد. شواهد تجربی اخیر یک همبستگی قوی بین رفتار پلیمرها در محصور شدن و حضور لایه‌ای که به‌طور برگشت‌ناپذیر بر روی بستر جذب می‌شود، نشان می‌دهد. این همبستگی به امکان تنظیم خواص لایه های فوق نازک با کنترل سینتیک جذب اشاره دارد. این کتاب جنبه های فیزیکی جذب زنجیره برگشت ناپذیر مانند دینامیک، ساختار، مورفولوژی و تبلور لایه های جذب شده را گزارش می کند. انتقال شیشه و خواص مواد: این بخش از کتاب بر گسترش مقادیر مطلق در خواص مواد سیستم‌های محصور شده تمرکز می‌کند، زمانی که با تکنیک‌های مختلف تجربی و محاسباتی اندازه‌گیری می‌شود و روشی جدید برای تعیین کمیت اثرات محصور شدن در لایه‌های نازک و نانوکامپوزیت‌ها به‌طور مستقل بر روی روش تحقیق ارائه خواهد شد.

This book deals with those properties of non-equilibrium soft matter that deviate greatly from the bulk properties as a result of nanoscale confinement.The ultimate physical origin of these confinement effects is not yet fully understood. At the state of the art, the discussion on confinement effects focuses on equilibrium properties, finite size effects and interfacial interactions. However this is a limited vision which does not fully capture the peculiar behaviour of soft matter under confinement and some exotic phenomena that are displayed. This volume will be organized in the following three main themes. Equilibration and physical aging: treating non-equilibrium via the formal methodology of statistical physics in bulk, we analyse physical origin of the non-equilibrium character of thin polymer. We then focus on the impact of nanoconfinement on the equilibration of glasses of soft matter (a process of tremendous technological interest, commonly known as physical aging), comparing the latest trends of polymers in experiments, simulations with those of low-molecular weight glass formers. Irreversible adsorption: the formation of stable adsorbed layers occurs at timescales much larger than the time necessary to equilibrate soft matter in bulk. Recent experimental evidence show a strong correlation between the behaviour of polymers under confinement and the presence of a layer irreversibly adsorbed onto the substrate. This correlation hints at the possibility to tailor the properties of ultrathin films by controlling the adsorption kinetics. The book reports physical aspects of irreversible chain adsorption, such as the dynamics, structure, morphology, and crystallization of adsorbed layers. Glass transition and material properties: this section of the book focuses on the spread of absolute values in materials properties of confined systems, when measured by different experimental and computation techniques and a new method to quantify the effects of confinement in thin films and nanocomposites independently on the investigation procedure will be presented.