Wieloblokowe i jonowo-podobne stopy kopolimerów blokowych badane za pomocą symulacji molekularnych
Loading...
Date
2016
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Molecular simulations of multiblock and ionic-like copolymer melts
Abstract
Kopolimery cechuje fascynująca zdolność do spontanicznej samoorganizacji w przestrzennie uporządkowane nanostruktury. Celem badań było sprawdzenie zachowania kopolimerów wieloblokowych badanych za pomocą rozmaitych symulacji molekularnych i porównanie wyników z eksperymentami. W przypadku kopolimerów A-B-A, za pomocą teorii pola samozgodnego badano lokalizację krótkich bloków A. Stworzono diagram pokazujący ich udział w przestrzeni międzyfazowej i w domenie B. Wyniki porównano z rezultatami symulacji Monte Carlo. Następna część badań poświęcona była jonowo-podobnym kopolimerom wieloblokowym. Zachowanie układów jonowych badanych eksperymentalnie odbiegało od tego, które było przewidywane teoretycznie. Kopolimery organizowały się w struktury nielamelarne gdy łańcuchy były symetryczne, natomiast w przypadku łańcuchów niesymetrycznych powstawały warstwy. Wyniki obliczeń samozgodnego pola średniego porównano z rezultatami symulacji Monte Carlo i eksperymentów. Zbadano wpływ fluktuacji. Zaprezentowano diagram fazowy i profile gęstości. Dla wybranych sekwencji łańcuchów jonowych przeprowadzono symulacje dynamiką molekularną uwzględniającą oddziaływania dalekozasięgowe. Typ nanostruktur oraz temperaturę przejścia porządek-nieporządek ustalono na podstawie czynnika struktury, profili gęstości oraz graficznej wizualizacji badanych układów.
The most fascinating feature of copolymers is their ability to spontaneously self-organize into ordered nanostructures. The aim of this study is to check phase behavior of the multiblock copolymers using different molecular simulations and compare results with experiments. In case of A-B-A triblock copolymers study, the localization of short blocks A is examined by self-consistent field theory. The fraction of short blocks both in the interface and in the domain is estimated and compared with the results of Monte Carlo simulations. The next part of research refers to ionic-like multiblock copolymers. The phase behavior of ionic systems examined by experiments was not consistent with the theory of such copolymers. This molecules self-assembly in non-lamellar nanostructures even when the chains are symmetric, and form lamellar nanophases in asymmetric cases. The results of self-consistent field theory are compared with Monte Carlo simulations as well as experiments. The influence of fluctuations is examined. The phase diagram and density profiles are presented. The molecular dynamics simulations with long-range interactions are conducted for selected microarchitectures of ionic chains. The type of nanostructures and order-disorder transition temperature are defined using structure factor, density profiles, and snapshots from the simulations.
The most fascinating feature of copolymers is their ability to spontaneously self-organize into ordered nanostructures. The aim of this study is to check phase behavior of the multiblock copolymers using different molecular simulations and compare results with experiments. In case of A-B-A triblock copolymers study, the localization of short blocks A is examined by self-consistent field theory. The fraction of short blocks both in the interface and in the domain is estimated and compared with the results of Monte Carlo simulations. The next part of research refers to ionic-like multiblock copolymers. The phase behavior of ionic systems examined by experiments was not consistent with the theory of such copolymers. This molecules self-assembly in non-lamellar nanostructures even when the chains are symmetric, and form lamellar nanophases in asymmetric cases. The results of self-consistent field theory are compared with Monte Carlo simulations as well as experiments. The influence of fluctuations is examined. The phase diagram and density profiles are presented. The molecular dynamics simulations with long-range interactions are conducted for selected microarchitectures of ionic chains. The type of nanostructures and order-disorder transition temperature are defined using structure factor, density profiles, and snapshots from the simulations.
Description
Wydział Fizyki
Sponsor
Projekt został sfinansowany ze srodków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na
podstawie decyzji numer DEC-2012/07/N/ST4/00293. Praca została wykonana z wykorzystaniem
Infrastruktury PL-Grid.
Keywords
polimery, polymers, nanostruktury, nanostructures, symulacje komputerowe, computer simulations