Los materiales poliméricos amorfos se utilizan comúnmente en diversos productos industriales. La comprensión entre el comportamiento estructural y dinámico de las cadenas poliméricas es uno de los problemas abiertos para la ciencia de polímeros y la ingeniería. Esto permite el control de las propiedades viscoelásticas y mecánicas de estos materiales.

Durante el enfriamiento del sistema hacia la temperatura de transición vítrea (Tg), los polímeros sobreenfriados exhiben una extraordinaria ralentización en el proceso de relajación, lo que resulta en cambios significativos de las propiedades físicas, en especial las propiedades dinámicas, pero no en sus parámetros estructurales. A su vez, se encuentra que la dinámica en algunas regiones del líquido sobreenfriado puede ser órdenes de magnitud más rápida que en otras, este fenómeno se conoce como heterogeneidad dinámica. Si bien ésta fenomenología se ha establecido desde hace varias décadas, aún hoy en día no se tiene una respuesta universal que explique su causa [1-2].

En este trabajo se realizan simulaciones de Dinámica Molecular utilizando el método del Ensamble Isoconfiguracional (ICEM) [3] en un modelo de grano grueso (Bead?Spring model). Este modelo describe adecuadamente propiedades de un polímero lineal donde las cadenas no presentan entrecruzamiento. Todos los monómeros interactúan a través de un potencial de Lennard-Jones y se incluyen los términos dispersivos. Los monómeros que están enlazados a lo largo de una cadena interactúan a través de un potencial elástico de resorte no lineal (FENE potential) para representar los enlaces covalentes.
El estudio mediante el ICEM nos ha permitido poner en evidencia la existencia de regiones con alta correlación dinámica que son la principal causa de la heterogeneidad dinámica. Esta correlación tiene un origen estructural. Los resultados obtenidos en este trabajo aportan más información sobre el mecanismo molecular subyacente a la transición vítrea en sistemas poliméricos.

1- Y. Gebremichael, T. B. Schrøder, F. W. Starr, and S. C. Glotzer, “Spatially correlated dynamics in a simulated glass-forming polymer melt: Analysis of clustering phenomena”, Physical Review E, Vol 64 (2001), p. 051503.

2 - Bidur Rijal, Laurent Delbreilh, and Allisson Saiter, “Dynamic Heterogeneity and Cooperative Length Scale at Dynamic Glass Transition in Glass Forming Liquids”; Macromolecules, Vol 48 (2015), p. 8219.

3- A. Widmer-Cooper, P. Harrowell and H. Fynewever, “How Reproducible Are Dynamic Heterogeneities in a Supercooled Liquid?”; Physical Review Letters, Vol 93 (2004), p. 135701.