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dc.contributor.author
Dittrich, Guido
dc.contributor.author
Cencha, Luisa Guadalupe
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dc.contributor.author
Steinhart, Martin
dc.contributor.author
Wehrspohn, Ralf B.
dc.contributor.author
Berli, Claudio Luis Alberto
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dc.contributor.author
Urteaga, Raul
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dc.contributor.author
Huber, Patrick
dc.date.available
2024-08-01T14:23:01Z
dc.date.issued
2024-02
dc.identifier.citation
Dittrich, Guido; Cencha, Luisa Guadalupe; Steinhart, Martin; Wehrspohn, Ralf B.; Berli, Claudio Luis Alberto; et al.; Polymeric liquids in mesoporous photonic structures: From precursor film spreading to imbibition dynamics at the nanoscale; American Institute of Physics; Journal of Chemical Physics; 160; 6; 2-2024; 1-10
dc.identifier.issn
0021-9606
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/241501
dc.description.abstract
Polymers are known to wet nanopores with high surface energy through an atomically thin precursor film followed by slower capillary filling. We present here light interference spectroscopy using a mesoporous membrane-based chip that allows us to observe the dynamics of these phenomena in situ down to the sub-nanometer scale at milli- to microsecond temporal resolution. The device consists of a mesoporous silicon film (average pore size 6 nm) with an integrated photonic crystal, which permits to simultaneously measure the phase shift of thin film interference and the resonance of the photonic crystal upon imbibition. For a styrene dimer, we find a flat fluid front without a precursor film, while the pentamer forms an expanding molecular thin film moving in front of the menisci of the capillary filling. These different behaviors are attributed to a significantly faster pore-surface diffusion compared to the imbibition dynamics for the pentamer and vice versa for the dimer. In addition, both oligomers exhibit anomalously slow imbibition dynamics, which could be explained by apparent viscosities of six and eleven times the bulk value, respectively. However, a more consistent description of the dynamics is achieved by a constriction model that emphasizes the increasing importance of local undulations in the pore radius with the molecular size and includes a sub-nanometer hydrodynamic dead, immobile zone at the pore wall but otherwise uses bulk fluid parameters. Overall, our study illustrates that interferometric, opto-fluidic experiments with mesoporous media allow for a remarkably detailed exploration of the nano-rheology of polymeric liquids.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
American Institute of Physics
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dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
Photonic crystals
dc.subject
Porous media
dc.subject
Confined polymers
dc.subject
Precursor film spreading
dc.subject.classification
Física de los Fluidos y Plasma
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dc.subject.classification
Ciencias Físicas
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dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
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dc.title
Polymeric liquids in mesoporous photonic structures: From precursor film spreading to imbibition dynamics at the nanoscale
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2024-08-01T13:29:12Z
dc.journal.volume
160
dc.journal.number
6
dc.journal.pagination
1-10
dc.journal.pais
Estados Unidos
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dc.journal.ciudad
New York
dc.description.fil
Fil: Dittrich, Guido. Universitat Hamburg; Alemania
dc.description.fil
Fil: Cencha, Luisa Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; Argentina
dc.description.fil
Fil: Steinhart, Martin. Universidad de Osnabrück.; Alemania
dc.description.fil
Fil: Wehrspohn, Ralf B.. Martin Luther University of Halle-Wittenberg; Alemania
dc.description.fil
Fil: Berli, Claudio Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentina
dc.description.fil
Fil: Urteaga, Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; Argentina
dc.description.fil
Fil: Huber, Patrick. Universitat Hamburg; Alemania
dc.journal.title
Journal of Chemical Physics
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dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.aip.org/jcp/article/160/6/064903/3262800/Polymeric-liquids-in-mesoporous-photonic
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1063/5.0189633
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