Statistical mechanics of semiflexible ribbon polymers

The statistical mechanics of a ribbon polymer made up of two semiflexible chains is studied using both analytical techniques and simulation. The system is found to have a crossover transition at some finite temperature, from a type of short range order to a fundamentally different sort of short range order. In the high temperature regime, the 2-point correlation functions of the object are identical to worm-like chains, while in the low temperature regime they are different due to a twist structure. The crossover happens when the persistence length of individual strands becomes comparable to the thickness of the ribbon. In the low temperature regime, the ribbon is observed to have a novel ``kink-rod'' structure with a mutual exclusion of twist and bend in contrast to smooth worm-like chain behaviour. This is due to its anisotropic rigidity and corresponds to an {\it infinitely} strong twist-bend coupling. The double-stranded polymer is also studied in a confined geometry. It is shown that when the polymer is restricted in a particular direction to a size less than the bare persistence length of the individual strands, it develops zigzag conformations which are indicated by an oscillatory tangent-tangent correlation function in the direction of confinement. Increasing the separation of the confining plates leads to a crossover to the free behaviour, which takes place at separations close to the bare persistence length. These results are expected to be relevant for experiments which involve complexation of two or more stiff or semiflexible polymers.Comment: 20 pages, 11 figures. PRE (in press

Micellization of Sliding Polymer Surfactants

Following up a recent paper on grafted sliding polymer layers (Macromolecules 2005, 38, 1434-1441), we investigated the influence of the sliding degree of freedom on the self-assembly of sliding polymeric surfactants that can be obtained by complexation of polymers with cyclodextrins. In contrast to the micelles of quenched block copolymer surfactants, the free energy of micelles of sliding surfactants can have two minima: the first corresponding to small micelles with symmetric arm lengths, and the second corresponding to large micelles with asymmetric arm lengths. The relative sizes and concentrations of small and large micelles in the solution depend on the molecular parameters of the system. The appearance of small micelles drastically reduces the kinetic barrier signifying the fast formation of equilibrium micelles.Comment: Submitted to Macromolecule

Сorrosion resistance of the welded junction of aluminum alloy of the Al-Mg-Si-Cu system

Наведено результати комплексних досліджень корозійної стійкості алюмінієвого сплаву системи легування Al-Mg-Cu-Si. Методом металографії встановлено, що під впливом термічного циклу зварювання відбувається виділення вторинних фаз та коагуляція нерозчинних фаз. Основні легуючі елементи утворюють в процесі кристалізації швів метастабільні фази, які розташовані рівномірно, але відрізняються розміром і формою. В зоні термічного впливу відбувається розпад пересиченого твердого розчину та розчинення зміцнюючих фаз, характерною ознакою яких є нестабільність розпаду в межах одного зерна, збагачення граничних ділянок легуючими елементами, збіднення об’єму. Що супроводжується утворенням тонких евтектичних прошарків вздовж границь кристалітів. Результатами електрохімічних досліджень встановлено, що потенціал зварного шва та зони термічного впливу є більш благородними порівняно з основним металом. Зважаючи на більшу площу основного металу в конструкції порівняно із зварним швом (площа зварного шва становить не більше 10% від площі основ-ного металу) в цілому можна очікувати задовільну стійкість зварного з’єднання проти суцільної корозії. Глибина між кристалітної корозії зварного з’єднання сплаву системи Al-Mg-Cu-Si становить (0,245-0,350) m, що більше ніж для основного металу – від 0,082 до 0,086 m. Збільшення глибини руйнування границь зерен у зварному з’єднанні підтверджує факт розміцнення біля шовної зони під час зварювання. Зварювання не погіршує стійкість зварних з’єднань проти розшаровуючої корозії порівняно з основним металом, яка оцінена балом 2-3 для основного металу та балом 1 для зварного шва та зони термічного впливу. Стійкість зварного з’єднання в умовах сумісного впливу постійного навантаження та повного занурення у корозивне середовище знижується: час до руйнування основного металу становить від 67 до 88 годин, зварного з’єднання – від 1 до 49го-дин. Оскільки стійкість проти розшаровуючої корозії зварного з’єднання задовільна, то працездатність зварного виробу в цілому в умовах сумісного впливу корозійно-агресивного середовища та механічного напруження буде визначатися стійкістю зони термічного впливу проти пітингової та міжкристалітної корозії.The paper deals with the hybrid action tool for cleaning of cavities and elements of turbine units whose operation is based on a combination of action of a water-ice flow with mechanical shock influence of the small concentrated masses mounted on elastic suspensions. Receiving energy from the flow, the masses, performing self-oscillating motion, come into contact with the treated surface having a layer of strong contamination, and create a multipoint shock-cyclic loading of the surface, which results in active development of initial defects of the contamination film, due to which the following action of the water-ice stream produces better and more pro-ductive cleaning. It is shown that the generated local stresses, determined on the basis of Hertz contact problems, reach 15-20 MPa, do not have a significant effect on the surface of the base, which is a thin curves shell, do not change the state of its surface in the plane of adhesion, but result in defects in surface film in the form of cracks and delaminations . In this case the film is eliminated by water-ice flow more dynamically. The use of water-ice jet, formed by the original tubeless device, enables the formation of a nwide flow (with the top angle of n/12... n/6) and the work of its ice particles is spent on grinding the surface film. The jet stream cleans the surface and removes the products of destruction beyond the impact. The use of a hybrid tool has increased the productivity of treatment with the wetting angles of the jet flow, different from n/2, by more than 30%, while the consumption of cryogenic liquid (liquid nitrogen) is reduced by 20–25%. The process modeling is performed, the conditions of the destruction of the adhesive bond of the contaminant film with the surface are estimated, the conditions of its rational execution are determined.Представлены результаты комплексных исследований коррозионной стойкости алюминиевого сплава системы легирования Al-Mg-Cu-Si. Методом металлографии установлено, что под влиянием термического цикла сварки происходит выделение вторичных фаз и коагуляция нерастворимых фаз. Основные легирующие элементы образуют в процессе кристаллизации швов метастабильные фазы, которые расположены равномерно, но отличаются размером и формой. В зоне термического влияния происходит распад пересыщенного твердого раствора и растворение упрочняющих фаз, характерным признаком которых является нестабильность распада в пределах одного зерна, обогащение пограничных участков легирующими элементами, обеднение объема, что сопровождается образованием тонких эвтектических прослоек вдоль границ кристаллитов. Результатами электрохимических исследований установлено, что потенциал сварного шва и зоны термического влияния является более благородными по сравнению с основным металлом. Несмотря на большую площадь основного металла в конструкции по сравнению со сварным швом (площадь сварного шва составляетне более 10% от площади основного металла) в целом можно ожидать удовлетворительную стойкость сварного соединения в условиях равномерной коррозии. Глубина межкристаллитной коррозии сварного соединения сплава системы Al-Mg-Cu-Si составляет (0,245-0,350) мм, что больше, чем для основного металла – от 0,082 до 0,086 мм. Увеличение глубины разрушения границ зерен в сварном соединении подтверждает факт разупрочнения околошовной зоны при сварке. Процесс сварки не ухудшает стойкость сварных соединений против расслаивающей коррозии по сравнению с основным металлом, которая оценена баллом 2-3 для основного металла и баллом 1 для сварного шва и зоны термического влияния. Стойкость сварного соединения в условиях совместного воздействия постоянной нагрузки и полного погружения в корозионно-активную среду снижается: время до разрушения основного металла составляет от 67 до 88 часов, сварного соединения - от 1 до 49 часов. Поскольку стойкость против расслаивающей коррозии сварного соединения удовлетворительная, то работоспособность сварного изделия в целом в усло-виях совместного воздействия коррозионно-агрессивной среды и механической нагрузки будет определяться устойчивостью зоны термического влияния против питтинговой и межкристаллитной коррозии

Domains in Melts of Comb-Coil Diblock Copolymers: Superstrong Segregation Regime

Conditions for the crossover from the strong to the superstrong segregation regime are analyzed for the case of comb-coil diblock copolymers. It is shown that the critical interaction energy between the components required to induce the crossover to the superstrong segregation regime is inversely proportional to mb = 1 + n/m, where n is the degree of polymerization of the side chain and m is the distance between successive grafting points. As a result, the superstrong segregation regime, being rather rare in the case of ordinary block copolymers, has a much better chance to be realized in the case of diblock copolymers with combs grafted to one of the blocks.

Investigation of welded joints of long-term operated gas pipeline controllable rolled X70 steel

The complex properties (mechanical, microstructure, and electrochemical) of controllable rolling X70 steel pipes of the main gas pipeline with a diameter of 1420 mm after an operation for 20 years and emergency reserve pipe after a similar period of storage were studied. Taking into account specified heterogeneity caused by the technological effect on X70 steel of controllable rolling, it is difficult to draw unequivocal conclusions about the effect of operational work on changes in the condition of welded joints of investigated pipes. It was established that operating loads did not significantly affect the characteristics of base metal and welded joints. Electrochemical properties (corrosion potential, hydrogen recovery potential, anodic curves slopes) of long-term operated pipes of different manufacturers (Ukraine, France) and stock pipes in NS4 solution are similar. Due to the high reserve of impact viscosity at standard temperature conditions, investigated pipes are characterized by satisfactory resistance against breaking

Заболеваемость детей сальмонеллезом и уровень резистентности клинических штаммов сальмонелл к антибактериальным препаратам в Санкт-Петербурге

The aim of the study was to study the dynamics of the incidence of salmonellosis children in St. Petersburg and phenotypic resistance of clinical isolates of S. Enteritidis and S. Typhimurium to antibiotics in recent years. Materials and methods. The incidence of salmonellosis children studied according to the report for the first nine months of Rospotrebnadzor in 2013–2014. Incidence of salmonellosis in the structure of bacterial intestinal infections caused by pathogens in children hospitalized in the Department of intestinal infections in 2013–2014, studied according to annual reports. Antibiotic sensitivity was studied 86 Salmonella isolates (S. Enteritidis strain 64 and strain 22 S. Typhimurium), isolated from patients in children 2010–2014. Used the method of serial microdilution broth. Salmonella isolates were divided into sensitive, resistant, intermediate sensitivity to antibiotics. The Results. Analysis of the incidence of salmonellosis children of St. Petersburg has revealed its decline in 2014 (109.2) compared to 2013 (123,9) but relatively long-term average level was an increase in incidence (107,6). In the structure of salmonellosis in children prevailed salmonellosis Group D. In hospitalized children in the structure of bacterial intestinal infections detected Excess of share of salmonellosis in 2014 (36,9±3,4%) compared to 2013 (24,5±2,4%; p <0,01). A reduction in the frequency sensitivity of S. Enteritidis to ampicillin, cefepime, ceftazidime and chloramphenicol. Compared to S. Enteritidis S. Typhimurium isolates were more resistant to ceftazidime and ampicillin, but more sensitive to ciprofloxacin. Conclusion. Morbidity of salmonellosis in recent years characterized by a relatively long-term average increase of the level. In the structure of salmonellosis in children prevailed salmonellosis Group D. There was a reduction of sensitivity S. Enteritidis isolates to cephalosporins new generations, and S. Typhimurium isolates to cephalosporins new generations, ampicillin, chloramphenicol.Цель исследования: изучение динамики заболеваемости сальмонеллезом детей в Санкт-Петербурге и фенотипической антибиотикорезистентности изолятов S. Enteritidis и S. Typhimurium в последние годы. Материалы и методы: заболеваемость сальмонеллезом детей изучали по данным отчета Роспотребнадзора за девять месяцев 2013–2014 гг. Частоту сальмонеллеза в структуре бактериальных кишечных инфекций, вызванных патогенными возбудителями, у детей, госпитализированных в отделение кишечных инфекций НИИДИ в 2013–2014 гг., изучали по данным годовых отчетов. Исследовали антибиотикочувствительность 86 изолятов сальмонелл (64 штамма S. Enteritidis и 22 штамма S. Typhimurium), выделенных от больных детей в 2010– 2014 гг. Использовали метод серийных микроразведений в бульоне, изоляты сальмонелл разделяли на чувствительные, резистентные, с промежуточной чувствительностью к антибиотикам. Результаты: анализ заболеваемости сальмонеллезом детей Санкт-Петербурга выявил ее снижение в 2014 г. (109,2 на 100 тыс. нас.) по сравнению с 2013 г. (123,9 на 100 тыс. нас.), относительно многолетнего уровня отмечалось повышение заболеваемости (107,6 на 100 тыс. нас.). В структуре сальмонеллезов преобладали сальмонеллезы группы D. У госпитализированных детей в структуре бактериальных кишечных инфекций выявлено превышение доли сальмонеллеза в 2014 г. (36,9±3,4%) по сравнению с 2013 г. (24,5±2,4%; p<0,01). Установлено снижение частоты чувствительности изолятов S. Enteritidis к ампициллину, цефепиму, цефтазидиму и хлорамфениколу. По сравнению с S. Enteritidis изоляты S. Typhimurium были более резистентны к цефтазидиму и ампициллину, но более чувствительны к ципрофлоксацину. Заключение: заболеваемость детей сальмонеллезом в последние годы характеризовались нарастанием относительно среднего многолетнего уровня. В структуре сальмонеллезов преобладали сальмонеллезы группы D. Выявлено снижение чувствительности изолятов S. Enteritidis к цефалоспоринам новых генераций, а изолятов S. Typhimurium – к цефалоспоринам новых генераций, ампициллину, хлорамфениколу. 

The concept of strongly interacting groups in self-assembly of soft matter

International audienceAmphiphilic molecules in solution typically produce structures coming from cooperative interactions of many synergetically acting functional units. If all essential interactions are weak, the structure can be treated theoretically based on a free energy expansion for small interaction parameters. However, most self-assembling soft matter systems involve strong specific interactions of functional units leading to qualitatively new structures of highly soluble micellar or fibrillar aggregates. Here we focus on the systems with the so-called strongly interacting groups (SIGs) incorporated into unimer molecules and discuss the effects of packing frustrations and unimer chirality as well as the origins of spontaneous morphological chirality in the case of achiral unimers. We describe several theoretical approaches (overcoming the limitations of weak interaction models) including the concepts of super-strong segregation, geometrical mismatch and orientational frustration. We also review some recently developed phenomenological theories of surfactant membranes and multiscale hierarchical approaches based on all-atomic modeling of packing structures of amphiphilic molecules with SIGs. In particular, we discuss self-assembling structures in systems possessing simultaneously several distinct types of SIGs: solutions of beta-sheet oligopeptides (showing different fibrillar morphologies), aromatic diamide-ester molecules (forming membranes, helical ribbons and tubules), and triarylamine amide derivatives (producing light-controlled supramolecular nanowires

Multimerization: Closed or open association scenario?

We address the problem of classification of the type of association (multimerization) in solutions of identical unimers. Although the aggregation is still routinely characterized in terms of either “open association” or “closed association” models, neither of the two models can provide a fair description of many aggregation processes. We demonstrate that a realistic multimerization may show mixed basic features, i.e. simultaneously those typical of the classical open association and those typical of the classical closed association. In particular, we show that a living polymerization may seem to exhibit a critical micelle concentration (CMC), whereas the basic integral characteristics of a “closed” system with rather monodisperse micelles ( (m w/m n $\left.\vphantom{m_w/m_n}\right)_{{mic}}^{}$ = 1.02) may not imply a well-defined CMC. Therefore, a multimerization must be characterized by the detailed micelle size distribution that largely defines the equilibrium and dynamical properties of the system. To this end, we suggest a simple method of deriving the micelle size distribution cm (depending also on the total concentration of amphiphilic molecules) from the concentration dependence of just the mean aggregation number, m w(c). Our results thus invite a reconsideration of the basic methods used for interpretation of experimental data on micellization