Diffusion in semi-dilute polymer solutions. A complementary experiment

(Received 5 September 1990, revised 4 December 1990, accepted 6 December 1990)

Abstract
Relaxation times of concentration fluctuations in semi-dilute solutions of polydimethylsiloxane, have been measured at several values of the reciprocal wave vector q, with the neutron spin echo spectrometer of the Laboratoire Léon Brillouin. The experiment has been carried out successively on a solute of identical chains, and on a solute divided in equal parts between labelled and non labelled chains at zero average contrast. We report observations of the dispersion relation associated with the Brownian motion of the polymer chains, in the vicinity of the inverse mesh size 1/ . For values of q which are greater than 1/ , the two experiments give identical results but when q decreases below 1/ , the dispersion curves associated with each experiment are different. A bifurcation occurs at 1/ and two distinct transport processes become observable, which are related to cooperative diffusion and to inter-diffusion respectively. The observed coefficients are compared with predictions of the effecti ve medium and the dilute solution theories.

Résumé
La décroissance en temps des corrélations de concentration dans les solutions semi-diluées de polydiméthylsiloxane à été mesurée à l'aide du spectromètre à écho de spin de neutrons au Laboratoire Léon Brillouin pour différentes valeurs du transfert de vecteur d'onde. L'expérience a été effectuée successivement sur un échantillon homogène et sur un échantillon composé de deux parts égales de chaînes deutériées et non deutériées, à contraste moyen nul. Nous donnons les relations de dispersion associées au mouvement brownien des chaînes, au voisinage de l'inverse de la distance de maillage, 1/ . Pour des valeurs de q supérieures à 1/ , les résultats des deux expériences sont identiques, mais lorsque q est inférieur à 1/ , ils diffèrent. On observe alors un mode coopératif et un mode inter-diffusif. Les valeurs des coefficients mesurés sont comparées aux théories de milieu effectif et de solution diluée.