Collapse of grafted chains in poor solvents

Abstract
A mean field theory of the collapse of grafted chains (consisting of N monomers) in a poor solvent is presented. The collapse behaviour of nonoverlapping grafted chains is identical to that of free coils but with no phase separation. This « strong » collapse, in which the coil radius R decreases continuously from R ˜ N3/5 in a good solvent to R ˜ N1/3 in a poor solvent, is replaced by « weak » collapse for densely grafted layers. Such a layer when undergoing « weak » collapse becomes thinner, yet the chains remain stretched even in poor solvents, and the layer thickness is linear in N past the collapse. For low densities the « weak » collapse is associated with a first order phase transition. An increase in grafting density takes the system through a critical point into a gradual collapse regime.

Résumé
On présente une théorie de champ moyen pour des chaînes greffées sur une surface en mauvais solvant. L'effondrement de chaînes greffées qui ne se recouvrent pas est identique à celui de pelotes libres, mais sans séparation de phase. Pour des couches greffées denses, cet effondrement fort, dans lequel le rayon R d'une pelote de N monomères passe de R ˜ N 3/5 en bon solvant à R ˜ N 1/3 en mauvais solvant, est remplacé par un effondrement « faible ». Dans cet effondrement « faible », la couche greffée s'amincit, mais les chaînes restent étirées même en mauvais solvant, et l'épaisseur de la couche reste linéaire en N. Pour des couches greffées peu denses, l'effondrement « faible » est couplé à une transition du premier ordre. Par accroissement de la densité de greffage le système passe par un point critique au régime d'effondrement graduel.