Interplay between internal structure and optical properties of thermosensitive nanogels

The structural and optical properties of thermosensitive particles, nanogels, are studied by light scattering and refractometry as a function of temperature. Nanogels are composed of poly- N-Isopropopylacrylamide, a polymer that shrinks at temperatures higher than its lower critical solution temperature, 33 °C. The internal nanogel structure obtained by light scattering is well modeled by assuming a constant radial mass density profile convoluted with a Gaussian function. Moreover, we introduce a simple method that allows us to describe the measured temperature-dependent index of refraction of these complex nanoparticles by using their structural information, core dimension and external radius

Estructura de fluidos coloidales binarios

Para probar la validez de la Teoría de Líquidos para mezclas coloidales, se midieron mediante dispersión estática de luz el factor de estructura de una mezcla de microgeles de PNIPAM y el resultado fue comparado con los cálculos teóricos. Para este análisis se generaron dos sistemas monodispersos y posteriormente estos se juntaron para poder crear un sistema binario. Para fijar los parámetros utilizados en los cálculos teóricos, se analizaron por separado cada uno de los sistemas con teoría de líquidos resolviendo las ecuaciones integrales de Ornstein-Zernike con la cerradura HNC (relación de cierre hiperreticulada) y se obtuvieron los valores de concentración de partículas y carga de cada especie. Una vez fijados los parámetros, se aplicó la teoría de líquidos para predecir la estructura de una mezcla que posee una fracción molar de 0.5 y se encontró un buen acuerdo entre la predicción teórica y el experimento.In order to probe the validity of Theory of Liquids for colloidal mixtures, we measured the static structure factor of a binary system composed of two types of PNIPAM microgels and the result was compared with calculations. To achieve that we first characterized separately each microgel system and then they were mixed to obtain the colloidal mixture. The input parameters used in the calculations to predict the structure of the mixture were found previously by analysing the two monodisperse systems by solving the Ornstein-Zernike integral equation with the HNC closure relation (hypernetted closure relation). Once the parameters are known, the theory of liquids was used to predict the structure of a mixture having a molar fraction of 0.5 and the results compared to experiments, finding a good agreement

Estudio de las propiedades estructurales de dispersiones de microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) cargadas electrostáticamente en función de la fuerza iónica y la temperatura

En este trabajo se han estudiado las propiedades estructurales de suspensiones coloidales de microgeles de PNIPAM cargados electrostáticamente en función de la fuerza iónica y la temperatura. Los microgeles de PNIPAM fueron sintetizados por medio de polimerización en emulsión con surfactante, considerando una baja concentración de ionizador para que su carga electrostática no sea muy alta y así evitar la cristalización. El sistema analizado posee una concentración de partículas de PNIPAM de 6.9 pp/um³. Los factores de estructura estáticos experimentales, S(q), se obtuvieron mediante dispersión de luz estática con un dispositivo 3D-LS. Los S(q) medidos han sido modelados resolviendo las ecuaciones integrales de Ornstein-Zernike, suponiendo un potencial efectivo repulsivo tipo Yukawa, y usando la cerradura del tipo cadena híper-reticulada (HNC). Los resultados obtenidos muestran como la carga de las partículas decrece al aumentar la temperatura, comportamiento que sólo había sido reportado en sistemas con una baja concentración de partículas y baja fuerza iónica.Here we study the structural properties of charged microgel colloidal suspensions as a function of ionic strength and temperature. The PNIPAM particles have been synthesized by emulsion polymerization using a small initiator concentration to obtain low charged microgels, thus avoiding crystallization. We consider a fixed PNIPAM particle number concentration of 6.9 pp/um³. The static structure factor, S(q), has been measured by static light scattering using a 3D-LS device. The measured S(q)’s have been modeled by solving the Ornstein-Zernike equation, assuming a repulsive Yukawa type effective pair potential and using the Hypernetted-chain approximation (HNC) as a closure relation. The theoretical analysis shows that the particle charge decreases when the temperature increases, finding that only had been reported for systems at low particle concentration and low ionic strength

Accounting for effective interactions among charged microgels

We introduce a theoretical approach to describe structural correlations among charged permeable spheres at finite particle concentrations. This theory explicitly accounts for correlations among microions and between microions and macroions and allows for the proposal of an effective interaction among macroions that successfully captures structural correlations observed in poly- N -isopropyl acrylamide microgel systems. In our description the bare charge is fixed and independent of the microgel size, the microgel concentration, and the ionic strength, which contrasts with results obtained using linear response approximations, where the bare charge needs to be adapted to properly account for microgel correlations obtained at different conditions