Polimerowe struktury globularne i micelarne badane metodami symulacji komputerowych

Loading...
Thumbnail Image

Date

2012-12-10

Editor

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Title alternative

Globular and Micellar Polymer Structures – Computer Simulations Study

Abstract

Polimery to fascynujące makromolekuły, które posiadają zdolność do samoorganizacji się w najróżniejsze nanostrutkury. Najbardziej podstawową strukturą jest globula – pojedynczy łańcuch o kształcie sfery. Kolejną, podobną strukturą, jest micela – która również ma sferyczny kształt, ale składa się z wielu molekuł. Do symulacji użyto metody Monte Carlo z algorytmem Parallel Tempering. Wybrano gruboziarnisty model liniowych polimerów o następujących architekturach: homopolimer, kopolimer dwublokowy oraz długie kopolimery wieloblokowe. Zbadano kopolimery wieloblokowe o architekturze (An-Bn)4, (A5-B5)n i (An-Bn)m w rozpuszczalniku. Spośród wielu otrzymanych struktur należy wyróżnić następujące: koraliki na łańcuszku, struktury wielordzeniowe, lamelarne globule, spirale, hand-shake oraz torus z rdzeniem. Następnie przeprowadzono symulacje układów wielu łańcuchów. Zbadano roztwory składające się z homopolimerów i kopolimerów dwublokowych (symetrycznych i asymetrycznych) skupiając się na procesach micelizacji. Kopolimery symetryczne tworzyły mieszaninę micel i małych cylindrów. Tylko dla kopolimerów asymetrycznych udało się uzyskać czysty roztwór złożony z micel o podobnych rozmiarach. Na koniec przebadano tworzenie się micel z kopolimerów (A5-B5) w warunkach wysokiego ciśnienia (modelowanego parametrem oddziaływania). Wyznaczono punkty mętnienia i micelizacji w funkcji temperatury i ciśnienia.
Polymers are fascinating macromolecules which can selforganize in many different nanostructures. The most basic polymer state is a globule – a single chain folded in a spherical shape. Second, similar structure, is a micelle – it also has spherical shape, but it consists of many aggregated molecules. A Monte Carlo simulation method with a Parallel Tempering algorithm is used. A coarse-grained model of linear polymers is chosen with following architectures: homopolymer, diblock copolymer, and long multiblock copolymer. Multiblock chains with (An-Bn)4, (A5-B5)n, and (An-Bn)m architectures with varied n and m in a solvent were studied. Few different structures may be distinguished: pearl necklace structure, multicore structures, lamellar globules, spirals, hand-shake, tori with cores, and double droplets. Next, simulations of many chains were performed. Solutions made of homopolymer and diblock copolymers with symmetric and asymmetric block sizes were studied, with a focus on a micellization process. Symmetric copolymers were forming mixture of micelles and small cylindrical structures. Only asymmetric diblock copolymers were able to form a pure micellar solution of similar sizes. Finally forming of micelles made of diblock copolymers (A5-B5) in high pressure solvent was studied. Cloud-points and micellization points in space of temperature and pressure were obtained.

Description

Wydział Fizyki: Zakład Fizyki Kwantowej

Sponsor

Keywords

Polimer, Polymer, Globula, Globule, Micela, Micell, Symulacje, Simulations, Monte Carlo, Monte Carlo

Citation

ISBN

DOI

Title Alternative

Rights Creative Commons

Creative Commons License

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Biblioteka Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego