Numéro
J. Physique Lett.
Volume 46, Numéro 19, octobre 1985
Page(s) 929 - 934
DOI https://doi.org/10.1051/jphyslet:019850046019092900
J. Physique Lett. 46, 929-934 (1985)
DOI: 10.1051/jphyslet:019850046019092900

Depletion layers in polymer solutions : influence of the chain persistence length

D. Ausserré, H. Hervet et F. Rondelez

Physique de la Matière Condensée, Collège de France, 11, place Marcelin-Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France


Abstract
We propose a simple model for the concentration profile induced by a non-adsorbing solid wall in dilute solutions of semi-flexible chains. Our approach is based on the assumption that the restriction in the chain local curvature of the chain creates a non-zero surface concentration. The monomer concentration profile ΦSF(Z) is deduced from the mean-field model for flexible chains, ΦF(Z) = Φb tanh 2(Z/RG2), by introducing an extrapolation distance D proportional to the persistence length q. We show that ΦSF(Z) = Φ b tanh2[(Z + D)/RG2] where RG is the chain radius of gyration and Φb is the bulk polymer concentration. This analytical expression provides a very good fit with recent experimental data obtained by the evanescent wave induced fluorescence method (EWIF) in aqueous xanthan solutions.


Résumé
Nous proposons un modèle simple permettant de décrire le profil de concentration dans une solution diluée de chaînes semi-flexibles au voisinage d'une paroi solide non-adsorbante. Notre approche est basée sur l'hypothèse d'une concentration de surface non nulle due à la rigidité partielle de la chaîne. Le profil de concentration ΦSF(Z) est obtenu à partir de celui des chaînes flexibles ΦF(Z) = Φ tanh 2(Z/RG2) à condition d'introduire une longueur d'extrapolation D proportionnelle à la longueur de persistance q de la chaine. Nous montrons que Φ SF(Z) = Φb tanh2[(Z + D)/RG 2] avec RG rayon de gyration et Φb concentration en volume. Cette formule décrit très bien des résultats expérimentaux récents obtenus par la méthode de Fluorescence Induite par Ondes Evanescentes, sur des solutions de xanthane, un polysaccharide hydrosoluble.

PACS
6120G - Statistical theories of liquid structure.
6125H - Structure of macromolecular and polymer solutions solubility, swelling, etc.: polymer melts.

Key words
liquid structure -- polymer solutions -- polymer structure -- nonabsorbing solid wall -- chain persistence length -- concentration profile -- chain local curvature -- monomer concentration profile -- mean field model -- extrapolation distance -- chain radius of gyration -- bulk polymer concentration