Many-body interactions and correlations in coarse-grained descriptions of polymer solutions
我们用蒙特卡罗模拟计算了自回避行走聚合物质心间的二、三、四、五体(状态无关)有效势.对于完全重叠,这些粗粒度的n体相互作用的振荡符号为(-1)^n,并且绝对幅度随着n的增加而减小。我们发现半定量的协议与标度理论,并利用这一点来讨论如何粗粒自由能收敛时,扩大到任意顺序的多体势。我们还得到了有效的{ \em密度依赖} 2体电位,它精确地再现了自避免行走聚合物的CM之间的配对相关性。从{ \em密度无关}三体势的效应可以很大程度上理解这些对势的密度依赖性。聚合物的CM之间的三重态相关性是令人惊讶的,但不完全,描述了我们的粗粒度有效对潜在的图片。事实上,我们证明了一对潜在的不能同时再现两个和三个机构的相关性在多体相互作用的系统。然而,在我们的系统中确实发生的偏差是非常小的,并且可以通过三体势的直接影响来解释。
2001-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Invariance of density correlations with charge density in polyelectrolyte solutions
我们提出了一个理论的平衡结构的非线性解决方案。主要元素是一个简单的,新的优化方案,允许理论,如随机相位近似(RPA),以处理苛刻的排斥力存在于这样的系统。比较与最近的中子散射实验的随机带电,亲水性聚合物在无盐,半稀溶液中的各种电荷密度的数据。不同程度的现实主义的模型进行检查。在高电荷密度下观察到的不变性的通常解释是对流凝聚。然而,当聚合物-聚合物相关性被适当地处理时,我们发现在Debye-Huckel理论水平上建模聚合物-共轭相关性是足够的。
2003-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polarizable polymer chain under external electric field: Effects of many-body electrostatic dipole correlations
考虑多体静电偶极关联,提出了一种新的可极化柔性高分子链在恒定电场作用下的简单自洽场理论。我们展示了静电偶极关联对电场诱导的球线圈跃迁的影响。我们证明了只有当高分子链处于卷曲构象时,单体的静电偶极相关才能被认为是成对的。然而,当高分子链处于坍缩状态时,偶极关联必须在多体水平上考虑。
2016-10-26 cond-mat.soft
Static Rouse Modes and Related Quantities: Corrections to Chain Ideality in Polymer Melts
根据Flory理想假设,在致密聚合物体系中,链内和链间的排斥体积相互作用应该是相互补偿的。因此,多链效应应被忽略,聚合物的构象可以从简单的幻影链模型来理解。在这里,我们提供证据反对这个幻影链,平均场图片。从理论上和数值上分析了Rouse模的静态关联函数。我们的数值结果是从两个粗粒度的聚合物模型,其中的单体排斥的强度可以变化,从完全排除的体积(“硬单体”),没有排除的体积(“幻影链”)的计算机模拟。对于非零的排除体积,我们发现模拟的关联函数的劳斯模式偏离显着的幻影链模型的预测。这表明在熔体中沿着链存在不可忽略的相关性。这些相关性可以通过微扰理论来考虑。我们的模拟结果与这些新的理论预测吻合得很好。
2007-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rouse Modes of Self-avoiding Flexible Polymers
使用基于晶格的蒙特卡罗代码模拟自避免柔性聚合物在三维的情况下,明确的流体动力学,我们研究他们的劳斯模式。对于自避免聚合物,劳斯模式预计不会是统计独立的,然而,我们证明了这些模式保持高度的统计独立性。基于高精度模拟数据,提出了长链聚合物模振幅关联函数的近似解析表达式。由此,我们推导出解析和数值确认几个自避免柔性聚合物的标度特性,如(i)的实空间的端到端的距离,(ii)的端到端的矢量关联函数,(iii)的关联函数的小空间矢量连接两个附近的单体在聚合物的中间,和(iv)异常的动态的中间单体。重要的是,扩大我们最近的工作的理论聚合物易位,我们还表明,异常动力学的中间单体可以从它的经验,通过使用波动耗散定理的力量。
2009-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analytical expression for end-to-end- auto correlation function of a long chain polymer molecule in solution
本文提出了一种计算高分子长链在稀溶液中端-端距离的类扩散理论。本文给出了长链高分子溶液中端-端距离自关联函数的详细解析表达式。端到端距离的动力学的物理问题可以使用Smoluchowski方程进行数学建模。利用该方程导出了端到端距离自相关函数关联函数的解析表达式。我们发现这种自关联函数随聚合物长度(N)、键长(b)和弛豫时间${τ_R}$等参数而变化。
2018-02-25 cond-mat.soft
Statistical and hydrodynamic properties of topological polymers for various graphs showing enhanced short-range correlation
对于具有不同拓扑结构的聚合物,我们通过模拟系统地计算了均方回转半径和流体动力学半径。我们把具有非平凡拓扑的聚合物称为拓扑聚合物。我们评估这两个数量的理想和真正的链模型,并表明,不同的拓扑类型之间的数量的比例不依赖于排除体积的存在,如果拓扑聚合物只有三价顶点,至于聚合物的调查。我们还计算了回转半径与流体动力学半径的比值,从重整化群的观点来看,我们希望这一比值是普适的。此外,我们表明,短距离链内的相关性大大增强的拓扑聚合物表示复杂的图形。
2016-07-29 cond-mat.soft
Continuum model for polymers with finite thickness
我们考虑了最近引入的离散厚聚合物或管模型的连续极限。我们解决分析和数值聚合物的厚度如何影响切线-切线相关性的衰减,并找到如何持久性长度尺度与管中心线的厚度和扭转刚度。在与蠕虫状链模型的差异,相图,我们获得的连续管更丰富,特别是,对于一个给定的聚合物厚度存在一个阈值的中心线扭转刚度分离的切线-切线相关性的振荡一个简单的指数衰减。
2005-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlations between mechanical, structural, and dynamical properties of polymer nanocomposites
我们通过粗粒分子动力学模拟研究了聚合物纳米复合材料(PNC)增强的结构和动力学机制。在强聚合物-填料相互作用的制度中,PNC失效时的应力与结构量(例如填料负载、聚合物-填料界面的表面积和网络结构)明显相关。此外,我们发现,小的填料,聚合物单体的大小,是最有效的增强周围的聚合物链和最大限度地增加强聚合物-填料相互作用的数量的矩阵。这种结构配置与动态特征相关,即,填料相对于聚合物基质的相对移动性最小化。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer chain collapse induced by many-body dipole correlations
我们提出了一个简单的分析理论的柔性聚合物链溶解在一个良好的溶剂中,携带永久自由取向的偶极子的单体。我们考虑到偶极的相关性内的随机相近似(RPA),以及在内部聚合物体积相对于本体溶液的介电异质性。我们证明,偶极相关的单体可以考虑作为成对的,只有当聚合物链是在一个线圈构象。在这种情况下,偶极相关通过永久偶极的Keesom相互作用表现出来。另一方面,介电异质性效应(介电失配效应)导致聚合物线圈的单体之间的有效相互作用。这两种效应都可以通过对单体-单体体积相互作用的第二维里系数进行重正化来考虑。我们确定,在溶剂介电常数超过聚合物材料介电常数的情况下,介电失配效应与偶极吸引相互作用竞争,导致聚合物线圈膨胀。在相反的情况下,介电失配效应和偶极吸引相互作用导致聚合物线圈塌陷。我们用多体理论分析了单体偶极关联引起的线团-小球跃迁。我们表明,占偶极相关性高于成对的平滑这种纯静电驱动的线圈球过渡的聚合物链。
2017-03-16 cond-mat.soft
Spatial correlations of entangled polymer dynamics
利用分子动力学模拟和中子自旋回波谱研究了缠结聚合物动力学的空间相关性。由于拓扑约束的软性质,纠缠链的中间散射函数的初始空间衰减,在第一近似下,令人惊讶地类似于非纠缠系统的函数形式。然而,纠缠显示自己作为一个长尾巴的倒易空间的相关性,这意味着一个弱的,但持久的动力学本地化在现实空间中。与一些现有的理论模型的纠缠聚合物的比较表明,他们不能完全描述的空间相关性所揭示的模拟和实验。特别是,严格的一维扩散的想法,原来的管模型是有缺陷的。动态空间相关分析表明,在这项工作中提供了一个有用的工具,询问纠缠聚合物的动力学。最后,失败的调查模型,甚至定性预测集体单链密度波动的空间相关性点在聚合物熔体动力学的不可压缩性可能发挥关键作用。
2021-08-02 cond-mat.soft
Lyapunov vectors and excited energy levels of the directed polymer in random media
本文数值分析了随机介质中定向聚合物激发能级的标度行为,发现聚合物能量空间关联的非平凡标度指数,并利用随机场方程与时空混沌方程的等价性将其与李雅普诺夫向量的空间关联相联系。
2023-09-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermally activated breakdown in a simple polymer model
我们考虑了均聚物链的热活化断裂。在我们的简单模型中,完整链的动力学是一个劳斯一个,直到键断裂和键断裂被认为是一个第一次通过问题的障碍吸收边界。使用的Wilemski-Fixman近似的框架,我们计算单个键的自由和接枝链的活化时间。我们表明,这些时间关键取决于链的长度和债券的位置产生最小的自由链端。理论发现得到了布朗动力学模拟的定性证实。
2009-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Writhe-induced knotting in a lattice polymer
我们考虑一个简单的晶格模型的拓扑相变在开放的聚合物。为了更准确地说,我们研究了一个模型的简单立方晶格拴在一个表面上,并通过适当定义的扭动加权的自避免行走。我们还考虑了从表面拉聚合物的未束缚端的效果。无论力,我们发现一个一阶相变,我们认为这是一个结果,增加打结的晶格聚合物,而不是由于其他的影响,如形成的plectonemes。
2014-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer Dynamics in Repton Model at Large Fields
对Rubinstein-Duke repton模型中大场下的聚合物动力学进行了理论研究。用简单的图解法和不对称简单排阻模型的类比法分析了聚合物的蠕动动力学。结果发现,对于聚电解质的漂移速度指数下降的函数的外部字段的指数依赖于聚合物的大小和奇偶性,而对于聚两性电解质的漂移速度是独立的聚合物链的大小。然而,对于由带电嵌段和中性嵌段组成的聚合物,漂移速度接近由中性嵌段的尺寸决定的恒定极限。通过密度矩阵重整化群技术的大量数值计算支持的理论论点。
2003-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientation Correlation in Simplified Models of Polymer Melts
我们在一个简单的通用珠-弹簧模型中研究了完全柔性聚合物熔体体系中的相互局部链序。排除体积的相互作用与连接导致的局部排序的影响,这是独立的链长之间的25和700单体,即在劳斯以及在爬行制度。这些有序现象延伸到约3至4个单体尺寸的距离,然后衰减到零。
1998-08-24 cond-mat.soft
Controlling polymer translocation and ion transport via charge correlations
我们开发了一个相关校正的传输理论,以预测平均场静电击穿的物理条件下膜纳米孔的离子和聚合物传输特性。实验观察到的低KCl电导率的开放α-溶血素孔的表面极化效应的存在定量解释。当DNA分子渗透到孔中时,这些极化力与DNA的电中性相结合,为离子电流设置了一个下限,解释了稀离子浓度下阻塞孔电导率的弱盐依赖性。向溶液中加入多价反离子导致聚合物电荷的反转和电渗流的方向。对于三价亚精胺或四价精胺分子,电荷反转足够强以阻止聚合物的移位并逆转其运动。这种机制可以有效地用于易位实验,以通过最小化聚合物的易位速度来提高DNA测序的准确性。
2014-10-10 cond-mat.soft
Theoretical and computational analysis of the electrophoretic polymer mobility inversion induced by charge correlations
电泳(EP)迁移率反转是多价盐溶液中强电荷大分子的常见现象。这种奇怪的效果发生,例如,当带电荷的聚合物如DNA吸附过量的抗衡离子时,抗衡离子修饰的表面电荷反转其符号,导致由外部电场驱动的聚合物漂移反转。为了表征这种看似违反直觉的现象,不能被捕获的静电平均场论,我们在这里适应一个以前开发的强耦合穿着泊松-玻尔兹曼方法的圆柱形几何形状的聚电解质-盐系统。在此框架内的形式主义,我们推导出一个分析的聚合物迁移率公式打扮的电荷相关性。在定性协议与聚合物的传输实验,这个流动性公式预测,一价盐的增量,多价的counterboundarency的减少,和背景溶剂的介电常数的增加,抑制电荷相关性,并增加EP迁移率反转所需的多价体counterboundarency浓度。粗粒度的分子动力学模拟证实了这些结果,显示了多价反离子如何在稀浓度下诱导迁移率反转,并在大浓度下抑制反转效应。这种重入的行为,以前观察到的聚合物溶液中带相同电荷的聚合物的聚集,要求验证聚合物传输实验。
2022-12-05 cond-mat.soft
Semi-flexible chain condensation by neutral depleting agents: role of correlations between depletants
我们重新审视中性消耗剂(如胶体球或柔性聚合物)的半柔性链缩合的问题,通过使用一个简单的形式主义,使我们能够解决其主要特点,而不指定的消耗剂的种类。消耗剂之间的相关性显示出在足够高的体积分数下产生链的再溶胀,这与Grosberg等人(Biopolymers,21:2413,1982)在中性聚合物诱导的DNA缩合的背景下的早期分析一致。它还表明,球形胶体可以凝聚的半柔性链的条件是强烈的限制,不像最近声称的。形式主义使我们能够比较胶体与聚合物作为冷凝剂的效率。
2004-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic correlations of viscoelastic fluids by multiparticle collision dynamics simulations
采用多粒子碰撞动力学(MPC)方法研究了粘弹性流体的涌现波动动力学。流体是由灵活的,高斯幻影聚合物,相互作用的本地动量守恒随机MPC碰撞。为了比较,线性化的纳维-斯托克斯方程的解析解进行计算,其中考虑粘弹性的时间依赖性的剪切松弛模量。流体的性质是由傅立叶空间和实空间中的横向速度自相关函数来表征的。各种聚合物长度被认为是-从哑铃(近)连续聚合物。粘弹性影响流体性质,并导致强相关性,其在傅立叶空间中总体呈指数衰减。在实空间中,单个聚合物的质心速度自相关函数表现出与聚合物长度无关的长时间尾部,其在渐近极限$t \to \infty$中衰减为$t^{-3/2}$,类似于牛顿流体。此外,对于长的聚合物的一个额外的幂律衰减出现在时间尺度短于最长的聚合物弛豫时间与相同的时间依赖性,但负相关,和聚合物长度依赖性$L^{-1/2}$。分析结果与仿真结果吻合较好。
2020-01-27 cond-mat.soft
On the chain length dependence of local correlations in polymer melts and a perturbation theory of symmetric polymer blends
稠密高分子液体的自洽场(SCF)理论假设短程关联几乎与单体如何连接成聚合物无关。在结构相同的聚合物物质A和B的混合物的微扰理论的背景下,探讨了这种想法的一些限制,其中AB对相互作用与AA和BB相互作用略有不同,并且差异由参数α控制。将自由能扩展到O(α)产生形式为α $z(N)ϕ_{A}ϕ_{B}$的过量自由能,在晶格和连续模型中,其中z(N)是单组分液体中每个单体的分子间近邻的数量的量度。这个数量随着N的增加而略有下降,因为来自相同链的单体的自浓度对于较长的链略高,从而对于较长的链产生更深的相关性空穴。我们分析了由此产生的$N$依赖性,并预测$z(N) = z^{\infty}[1 + β\bar{N}^{-1/2}]$,其中$\bar{N}$是不变的聚合度,和$β=(6/π)^{3/2}$ .通过与模拟的比较,证实了这一预测和其他预测。我们还提出了一种方法来估计有效的相互作用参数适当的模拟数据的比较SCF理论和粗粒度的理论修正SCF理论,这是基于外推的系数在这个微扰理论的限制$N \to \infty$。我们表明,重整化的单圈理论包含一个定量的正确描述的$N$依赖的本地结构研究。
2008-10-30 cond-mat.soft
Relating monomer to centre-of-mass distribution functions in polymer solutions
可测量的单体-单体结构因子和稀或半稀聚合物溶液的质量中心(CM)结构因子之间的关系是从"聚合物参考相互作用位点模型“(PRISM)形式主义内的Ornstein-Zernike关系导出的,通过考虑每个聚合物的CM作为辅助位点并且忽略后者与相邻聚合物的CM和单体之间的直接相关性。的预测同意与Monte Carlo数据的自避免行走聚合物,是相当准确的预测比简单的因式分解近似。
2002-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation functions of main-chain polymer nematics constrained by tensorial and vectorial conservation laws
我们提出并分析了主链聚合物的关联函数,在连续蠕虫状链描述中,对于由张量和矢量守恒律形式化的两种类型的约束,这两种约束都起源于微观链完整性,即,聚合物链的连接性。特别是,我们的目标是确定的关联函数,最容易受到两个约束之间的差异的功能。除了密度和导演的自相关在张量和矢量的情况下,我们还计算密度-导演关联函数,后者是一个直接签名的存在下,一个特定的约束。它的振幅与约束的强度有关,并且如果没有约束存在则为零,即,对于标准的非聚合物型塑料。通常,如果约束很强,实际上需要长链,则具有约束的关联函数与非聚合物情况下的关联函数基本上不同。此外,张量守恒定律要与矢量守恒律很好地区分,链的持续长度应远小于链的总长度,因此发夹(链回折)是众多的,极序是小的。
2015-09-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Correlations in a polymeric structure immersed in a magnetic solution
聚合物是现代社会中最重要的材料之一,几乎可以在我们日常生活的每一项活动中找到。了解它们的化学和物理性质有助于改进它们的使用。关联函数是理解物理系统的重要量之一。它的行为特征描述了系统如何波动,并且在理解复杂系统方面取得的许多进展都归功于他们的研究。在聚合物科学中特别感兴趣的是描述其力学行为的空间相关性。在这项工作中,我研究的刚度的聚合物沉浸在磁介质和光镊捕获。利用蒙特卡罗模拟,得到了磁链上的关联函数和磁镊中的力随温度和磁粒子密度的变化关系。结果表明,关联衰减有两个区域:一个是初始的非常快的衰减的顺序单体-单体间距和幂律在长距离区域。对于任何非零密度的磁性粒子,幂律指数在温度$T_{min}$处具有最小值,表明系统在该区域中更相关。使用从WLC理论导出的持续长度的公式,人们观察到它在相同的温度下具有最大值。这些结果表明,在系统中的相关性可能是指数和幂律的组合。
2021-01-30 cond-mat.soft
Local chain ordering in amorphous polymer melts: Influence of chain stiffness
采用通用聚合物模型的分子动力学模拟研究了具有不同内禀刚度的聚合物熔体。确定了单链的重要静态观测量,如回转半径或持续长度。此外,我们研究了整体静态熔体结构,包括对关联函数,结构函数和取向关联函数。
1999-01-22 cond-mat.soft
Distance dependence of angular correlations in dense polymer solutions
通过比较微扰计算的定量预测与键涨落模型的蒙特卡罗模拟获得的数值数据,研究了柔性高分子链的稠密溶液和熔体中键间距离$r$的角度相关性。我们考虑单分散系统和巨正则(弗洛里分布)平衡聚合物。密度的影响进行了讨论,以及有限的链长修正。链内键-键关联函数$P(r)$的$P(r) \sim 1/r^3$与$ξ$的密度波动的屏蔽长度和$r^* \sim N^{1/3}$一个新的长度尺度缓慢增加(平均)链长$N$的$ξ\ll r \ll \r^*$衰减。
2009-12-17 cond-mat.other cond-mat.soft
A fluorescence correlation spectroscopy study of macromolecular tracer diffusion in polymer solutions
我们讨论了示踪剂聚苯乙烯链的动力学随基质聚苯乙烯链溶解在甲苯中的浓度而变化的方式。使用荧光相关光谱和理论,它表明,基质聚苯乙烯链的合作扩散系数可以通过荧光相关光谱测量在半稀释纠缠浓度制度。此外,自扩散系数的示踪聚苯乙烯链可以检测到任意浓度。测得的合作扩散系数是独立的示踪剂聚苯乙烯链的分子量,因为它是一个特性的瞬态纠缠网络。
2010-11-30 cond-mat.soft
Ring conformations in bidisperse blends of ring polymers
通过计算机模拟分析了化学性质相同的环的双分散共混物中的环(也称为环状聚合物)的尺寸。纠缠环共混物和共混物的互穿环的数据进行了比较,它表明,纠缠环的压缩可以解释由环所界定的最小表面的可穿透分数的变化。针对小环的校正可以通过环捕获至少一个其它环的级联概率$1-P_{OO}$来近似。这两个结果都与以前的工作[1],以解释压缩的纠缠环在单分散熔体。互穿环熔体中的键-键相关性导致对环尺寸的类似校正,如先前报道的单分散线性熔体[2]。对于纠缠环,键键相关性显示出反相关峰在曲线的距离约10段,符合在归一化的均方内部距离沿环的水平切线。对于足够大的聚合度,这两种观察结果都变得与熔体分子量无关,并且在关闭缠结的样品中没有发现这种行为。因此,与Sakaue最近的提议相反,纠缠环熔体中拓扑相互作用的长度尺度(纠缠长度)必须被认为是常数[3]。
2021-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure of Colloid-Polymer Suspensions
我们讨论了结构的相关性,在混合物中的自由聚合物和胶体颗粒的基础上微观,2组分的液体状态积分方程理论。而对于比球形颗粒小得多的聚合物,相关的聚合物自由度是质心,对于比(纳米)颗粒大的聚合物,需要考虑构象重排。它们具有重要的后果,即聚合物耗尽层表现出两个广泛不同的长度尺度,一个是颗粒半径的量级,另一个是聚合物半径的量级或分别在稀或半稀浓度下的聚合物密度屏蔽长度。它们对相稳定性和结构相关性的影响进行了广泛的讨论。
2002-04-17 cond-mat.soft
Solid like friction of a polymer chain
我们提出了一个简单的固体基底上的孤立的高分子链的摩擦模型。链的一端以恒定的速度被拉动,另一端可以被捕获在固体基质上的局部位点上。我们着重讨论了陷阱引起的能量耗散。这个简单的模型导致了非平凡的摩擦定律,取决于速度和陷阱之间的距离。对模型进行了修正,如考虑了热涨落的影响。
2000-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer dynamics, fluorescence correlation spectroscopy, and the limits of optical resolution
近年来,荧光相关光谱技术越来越多地应用于纳米尺度上聚合物动力学的研究。其核心思想是提取,从测量的自相关曲线,一个有效的均方位移函数,包含有关的基本构象动力学的信息。本文提出了一个基本的研究适用性的荧光相关光谱的调查纳米构象和扩散动力学。我们发现,荧光相关光谱不能可靠地阐明过程的长度尺度远小于所使用的光学器件的分辨率限制,其使用不当,可以产生虚假的结果所观察到的动态。
2012-03-13 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.optics
A simple and general approach for reversible condensation polymerization with cyclization
我们发展了一个简单的递归方法来处理可逆缩合聚合与环化反应。基于一组最小的平衡方程,质量作用定律,高斯链统计和独立反应的假设,我们推导出精确的解析解系统没有环化,系统只包含最小的循环,或系统,专门形成循环。精确的数值解计算的柔性前体聚合物的均聚的一般情况下。所有的解决方案进行了测试与蒙特卡罗模拟。讨论了良溶剂的一般化,结果表明,这种一般化在低和高聚合物体积分数的限制下与以前的工作一致。我们方法的新方面是它的灵活性,允许对更复杂的情况进行相当简单的概括。这些包括不同种类的可逆线性聚合、非线性聚合、第一壳取代效应、半柔性或用于环化的低分子量截止。
2023-02-09 cond-mat.soft
Control of silver-polymer aggregation mechanism by primary particle spatial correlations in dynamic fractal-like geometry
通过使硝酸银与抗坏血酸在含有低浓度的商业聚萘磺酸盐聚合物(Daxad 19)的水溶液中反应来制备银纳米晶体。通过调节反应温度,可以得到不同的结晶形态。通过原位和时间分辨的小角X射线散射测量研究了三种不同温度下纳米颗粒的形成机理。通过模拟在分形聚合物-Ag基体中与相互作用的球形粒子的散射强度,我们发现了约15-20 nm的初级粒子的成核、生长和组装的特征。我们观察到如何的时间演化的两个空间之间的相关性的初级粒子和动态分形几何的聚合物-银矩阵可以影响和确定的聚集机制和形态形成的纳米结构在溶液中。
2012-06-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Spatial properties of $π-π$ conjugated network in semicrystalline polymer thin films studied by intensity x-ray cross-correlation functions
我们提出的$π-π$共轭网络在聚合物薄膜的空间性质的X射线研究结果。我们应用X射线互相关分析的X射线散射数据从共混物的聚(3-己基噻吩)(P3 HT)和金纳米粒子。不同膜的强度交叉关联函数的傅立叶谱包含测量系统中结构有序度的阶数$n=2,4$和$6$的非零分量。
2013-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Solvent quality dependent osmotic pressure of polymer solutions in two dimensions
在二维平面内,由于拓扑相互作用,构成致密单层溶液的高分子链彼此分离。尽管分离在二维(2D)中是固有的,但溶液可根据溶剂质量显示不同的性质。其中,在理论和实验中众所周知的是,半稀释状态下的渗透压($Π$)随着面积分数($ϕ$)(或单体浓度,$ρ$)显示溶剂质量依赖性增加,即,对于良溶剂为$Π\sim ϕ^3$,对于$Θ$溶剂为$Π\sim ϕ^8$。渗透压可以与Flory指数(或相关长度指数)的链的大小和对分布函数的单体;然而,他们不一定提供一个详细的微观图片导致的差异。为了从微观上理解聚合物溶液在两种不同溶剂条件下的不同表面压力等温线,我们基于半定量再现预期标度行为的数值模拟研究了聚合物溶液的链构型。值得注意的是,在相同的$ϕ$值下,$Θ$溶剂中的聚合物链以比良溶剂中的链更多的\emph{inhomogeneous}方式占据表面,平均产生更大和更不均匀的间隙空隙尺寸,这与$Θ$溶剂中的聚合物具有更大的相关长度的事实有关。在这项研究中可视化和定量分析的聚合物配置和间隙空隙提供微观理解的起源的溶剂质量依赖的渗透压的二维聚合物溶液。
2022-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Markovian Description of Unbiased Polymer Translocation
我们执行,云计算资源的帮助下,广泛的Langevin模拟,提供了令人信服的证据,有利于一般的马尔可夫框架无偏聚合物易位。我们的统计分析包括仔细评估(i)两点关联函数的易位坐标和(ii)的经验概率的完整的聚合物易位(作为一个函数的初始数目的单体在膜的给定侧)。我们发现很好的协议来自马尔可夫链的方法最近在文献中提出的作者的预测。
2012-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Note: Scale-free center-of-mass displacement correlations in polymer films without topological constraints and momentum conservation
在这里,我们提出了计算工作的质心位移在有限宽度的聚合物薄膜,没有拓扑约束,没有动量守恒使用一个著名的晶格蒙特卡罗算法与链长范围高达N=8192。直接计算参考链上的质心位移关联函数C_N(t),可以表明作用在参考链上的无标度色力的存在。正如最近在三维熔体研究中提出的标度理论所表明的那样,当t << T_N时,我们得到了一个负的代数衰变C_N(t)\sim -1/(Nt),T_N是链的弛豫时间.这意味着对相关的质心均方位移h_N(t)进行了对数校正,正如已经直接检查的那样。
2011-10-31 cond-mat.soft
Critical Fluctuations in Polymer Solutions: Crossover from Criticality to Tricriticality
流体和流体混合物中的临界涨落产生非解析的渐近伊辛样临界热力学行为的幂律与普适指数。在聚合物溶液中,这些幂律的振幅取决于聚合度。非渐近行为(从临界点出发时)是特别有趣的聚合物溶液的情况下,它是由相关长度的临界波动和聚合物分子的回转半径之间的竞争。如果关联长度是主导长度尺度,则观察到Ising样临界行为。然而,如果回转半径超过相关长度,三临界行为与平均场临界指数观察。随着聚合物分子量的增加,类伊辛临界区缩小。在无限聚合度的极限下,类伊辛临界区消失,产生θ点三临界性。
2022-09-26 cond-mat.soft
Are polymer melts "ideal"?
人们普遍认为,在浓溶液或熔体中,高分子量聚合物显示无规行走构象性质,随后的键之间没有长程相关性。这种记忆的缺失意味着,例如,沿着链被$s$单体分开的两个键的键-键关联函数$P(s)$应该随着$s$呈指数衰减。单分散链和自组装(基本上是弗洛里尺寸分布)平衡聚合物的数值结果和理论参数,我们证明,一些长程相关性仍然是由于链的连接性和不可压缩性的熔体所造成的链的自相互作用。我们发现,例如,$P(s)$在代数上衰变为$s^{-3/2}$,这与众所周知的液体中的长程速度相关性有着深刻的类比。我们的研究提出了一个精确的方法,获得统计段长度\bstar在计算机实验。
2006-10-13 cond-mat.soft
Fluorescence Correlation Spectroscopy analysis of segmental dynamics in Actin filaments
我们采用荧光相关光谱(FCS)的形式主义的半柔性聚合物的动力学的研究,并推导出FCS的关联函数的聚合物链段的纵向和横向均方位移的表达式。我们使用推导出的表达式来测量动态的肌动蛋白丝在两个实验情况下:丝标记在不同的位置和均匀标记的丝。这两种方法给出了一致的结果,并允许测量的时间依赖性的节段性均方位移(MSD)超过近五十年的时间,从~0.04ms到2s。这些非侵入性的测量允许详细的定量比较的实验数据的半柔性聚合物动力学的当前理论。良好的定量协议之间的实验结果和理论明确占聚合物链段之间的流体动力学相互作用。
2006-03-12 cond-mat.soft
Topological correlations in trivial knots: new arguments in support of the crumpled polymer globule
我们证明了塌缩的无结聚合物环的分形褶皱结构。在这种状态下,聚合物链形成一个密集堆积的折叠系统,在所有尺度上相互分离。证明是基于随机生成的密集的带$L_{v} \times L_{h}$宽度$L_{v}=3,5$的结的拓扑相关性的数值和分析调查。我们已经分析了一个未打结的链的一部分也几乎未打结这一事实的条件概率。稠密纽结和拟纽结的复杂性由Jones-Kauffman多项式不变量的幂$n$来表征。它示出,对于长条$L_{h} \gg L_{v}$的结的复杂性$n$是成比例的带的长度$L_{h}$。同时,作为平凡结的一部分的准结的典型复杂性表现为$n\sim \sqrt{L_{h}}$,因此明显更小。结果表明,在坍缩阶段,平凡纽结的任何部分的拓扑状态几乎都是平凡的。
2002-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Enhanced scattering induced by electrostatic correlations in concentrated solutions of salt-free dipolar and ionic polymers
本文提出了一个研究偶极和离子型聚合物浓溶液和熔体中静态单体密度-密度关联函数(结构因子)的一般理论。该理论捕获的静电波动的结构因子的影响,并提供了深入了解的起源实验观察到的增强散射在超低波矢无盐离子聚合物。结果表明,增强的散射可以起源于电极化的强度波动和单体密度之间的耦合。分别考虑了有限尺寸的永久偶极子和离子对在偶极和电荷调节离子聚合物中的极化的局部和非局部效应。理论计算表明,类似于无盐离子聚合物,偶极聚合物的结构因子也可以表现出在有限波矢处的峰和在超低波矢处的增强散射。虽然偶极相互作用的考虑导致单体之间的吸引力的相互作用,在超低波矢的增强的散射仅预测的基础上的静电的弱不均匀的偶极和离子聚合物,而不考虑任何聚集体或相分离的影响。因此,我们的结论是,无论是聚集,也没有相分离是必要的观察在无盐偶极和离子聚合物在超低波矢的增强散射。对于电荷调节离子聚合物,它表明,带电单体之间的静电相互作用得到筛选与筛选长度,这不仅取决于自由抗衡离子和共离子的浓度,但也对吸附的离子的浓度上的聚合物链。定性比较离子和偶极聚合物熔体的实验散射曲线,提出使用在这项工作中开发的理论。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Competition of Mesoscales and Crossover to Tricriticality in Polymer Solutions
我们表明,渐近波动引起的聚合物溶液中的临界行为的方法是由一个相关长度之间的竞争发散在临界点和一个额外的介观长度尺度,回转的回转半径。精确的光散射实验的聚苯乙烯溶液在环己烷中的聚合物分子量范围从200,000到1140万清楚地表明了两个通用制度之间的交叉:一个制度与伊辛渐近临界行为,其中的相关长度占上风,和一个制度与三临界θ点行为由介观聚合物链长度确定。
2002-01-14 cond-mat.soft
A Simple Model for the Deformation-Induced Relaxation of Glassy Polymers
玻璃态聚合物表现出应变硬化:在恒定的拉伸载荷下,它们的流动首先加速,然后停止。最近的实验发现,这是伴随着一个惊人的和无法解释的下降段的弛豫时间。在这里,我们解释这样的行为相结合的极小模型的流动引起的液化的玻璃,与应变聚合物所携带的应力的描述,创建一个不可分解的相互作用之间的老化和应变引起的复兴。在恒定载荷下,分段运动的液化允许产生聚合物承载应力的强烈流动。这减慢了变形,足以使节段模式再玻璃化,从而导致应变硬化。
2011-10-18 cond-mat.soft
Ion Conductivity and Correlations in Model Salt-Doped Polymers: Effects of Interaction Strength and Concentration
与仅基于扩散常数计算的理想电导率相比,相关的阴离子和阳离子运动可以显著降低电解质中的总离子电导率。使用粗粒度的分子动力学模拟,我们计算的电导率和不相关的离子运动的程度在盐掺杂的均聚物和嵌段共聚物作为浓度和相互作用强度的函数。在外加电场下从离子迁移率计算电导率与平衡模拟中波动耗散关系的典型使用相比增加了准确性。在典型的电解质中,通常预期阳离子-阴离子运动的相关性在低离子浓度下降低。然而,对于这些具有强离子-聚合物和离子-离子相互作用的聚合物电解质,我们发现当其他变量保持恒定时,相关性在较低浓度下增加。我们发现,这种现象是有关在低浓度下,而不是静态的空间状态的离子聚集或自由离子的分数较慢的离子簇弛豫速率。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Long Range Bond-Bond Correlations in Dense Polymer Solutions
通过Monte Carlo和分子动力学模拟,研究了线性聚合物链上键-键相关函数$C(s)$随柔性链上曲线距离$s$和单体密度$ρ$的变化规律。令人惊讶的是,在密集的三维解决方案的相关性被发现衰减与幂律$C(s) \sim s^{-ω}$与$ω=3/2$和通常假设的指数行为是明确排除了长链。%在半稀释溶液中,$C(s) \approx g^{-ω_0} (s/g)^{-ω}$与$ω_0=2-2ν=0.824$($ν=0.588$为Flory指数)的密度依赖性比例由尺寸为$ξ$的排除体积团块中包含的单体$g(ρ)$的数量设定。%我们的计算结果与简单的标度参数和微扰计算比较。幂律行为是由于链的连接性和熔体的不可压缩性引起的距离$s \gg g$上的链的自相互作用。%
2004-06-21 cond-mat.soft
Effect of simple shear on knotted polymer coils and globules
本研究通过MD模拟结合MPCD方法,探究Couette流剪切对带三叶结的粗粒化高分子线团与凝聚球的影响,揭示了两种状态下结的收紧、波动及解旋等不同行为规律。
2024-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Simple crystallizable bead-spring polymer model
我们开发了一个简单的粗粒度珠弹簧聚合物模型表现出竞争结晶和玻璃化转变。对于比临界成核速率$|\dot{T}|_{crit}$慢的淬火速率,系统在低于临界温度$T=T_{cryst}$时表现出一级结晶转变。这样的系统形成FCC和/或HCP顺序的紧密堆积的微晶,由畴壁、孪晶缺陷和无定形界面分离。随着$|\dot{T}|$淬冷速率的增加,非晶区的尺寸不断增大,形成了$|\dot{T}|>|\dot{T}|_{crit}$的近非晶结构。我们的模型具有许多功能,在最近的研究中观察到的非热聚合物填料的结晶,但也产生的对相互作用的柔软性和热性质的相变的关键差异。该模型是相当多的计算效率比其他最近的结晶粗粒聚合物模型,虽然它牺牲了一些功能的真正的半结晶聚合物(如层状结构和链解缠结),我们预计,它将作为一个有用的模型,用于研究通用功能相关的半结晶聚合物固体。
2013-03-22 cond-mat.soft
Multivalent cation induced attraction of anionic polymers by like-charged pores
基于纳米孔的聚合物传感器件的效率取决于带负电荷的孔对阴离子聚电解质的快速捕获。这需要消除与排斥性聚合物-孔相互作用相关的静电势垒。我们开发了一个相关校正的理论表明,聚合物所经历的障碍,可以有效地克服通过添加到电解质溶液中的多价阳离子。阳离子吸附到孔中增强了孔介质相对于本体储层的筛选能力,这转化为对聚合物的吸引力。超过一个临界的多价阳离子浓度,这种相关性引起的吸引力克服了静电势垒,并触发了吸附的聚合物的电荷相同的孔。结果表明,一价盐抑制了同电荷聚合物-孔吸引,但膜电荷强度和孔限制增强了同电荷聚合物-孔吸引。我们的预测可以提供增强的控制易位实验中的聚合物运动。
2017-07-03 cond-mat.soft
Correlation between rearrangements and soft modes in polymer glasses during deformation and recovery
我们探讨软振动模式和局部弛豫事件之间的联系,在物理老化过程中的聚合物玻璃,在恒定应变速率下的主动变形,和随后的恢复。一个软字段的最低能量的正常模式的振幅的叠加,并发现预测高达70%的重排。在老化和恢复阶段,随着物理老化引起的能量势垒的升高,柔软度和重排之间的重叠逐渐增加,同时屈服使重叠迅速恢复到新制备的玻璃的重叠。在应变硬化区,单轴拉伸变形的相关性上升,但不是简单的剪切。这些趋势可以通过考虑两种变形协议中软模式的不同程度的本地化来解释。
2015-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A simple scaling derivation of the shear thinning power law exponent in entangled polymer melts
这篇论文已被作者撤回,因为它的最终版本发表在:N。法特库林角Mattea,S. Stapf,Polymer 52(2011)3522.
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A thermodynamic approach to the fragility of glass-forming polymers
我们已经连接的动态脆弱性,即在温度降低时的弛豫时间增加的速度,大量的玻璃形成聚合物的过剩熵和热容。这种联系是从亚当-吉布斯方程中自然得到的,将结构弛豫时间与构型熵联系起来。我们发现一组聚合物有明显的相关性。对于另一组聚合物,这种相关性不工作,我们强调的作用无关的过程中影响宏观热力学性质的松弛过程。一旦这些过程的基本上与温度无关的贡献从总过剩熵中去除,则重新建立动态脆性和热力学性质之间的相关性。
2005-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Entropy-induced separation of star polymers in porous media
我们提出了一个定量的图片的星形聚合物在溶液中的体积的一部分是由多孔介质的影响分离。为此,我们研究了长程相关猝灭无序对$f$-臂星形聚合物在良溶剂中的熵和标度性质的影响。我们假设的障碍是相关的聚合物的长度尺度与幂律衰减的对相关函数$g(r) \sim r^{-a}$。应用场论重整化群方法,我们表明在$ε=4-d$和$δ=4-a$,有一个范围内的相关强度$δ$的无序改变星形聚合物的标度行为的双重扩展。在第二种方法中,我们计算固定的空间维度$d=3$和不同的相关参数$a$值的相应的标度指数$γ_f$,管理熵的影响。我们发现,$γ_f-1$,$γ_f$从它的平均场值的偏差被放大的混乱,一旦我们增加$δ$超过一个阈值。在多孔介质中稀释的相同分子量的链和星形聚合物的溶液的结果是:星形聚合物比链聚合物施加更高的渗透压,并且通常更高支化的星形聚合物从相关多孔介质中更强烈地排出。令人惊讶的是,聚合物链将偏好更强的相关介质,而不是相同密度的较少或不相关的介质,而星形聚合物的情况正好相反。
2006-05-20 cond-mat.soft
Simple flexible polymers in a spherical cage
我们报告的结果蒙特卡罗模拟调查一个简单的模型内的灵活的均聚物的球形约束的效果。我们使用并行回火方法结合多直方图重新加权分析和多正则模拟,在很宽的温度范围内,这使我们能够描述的聚合物的行为,并定位冻结和崩溃转变的物理观测。我们发现一个强大的效果的球形约束的崩溃过渡的位置,而冻结过渡几乎没有影响。
2012-12-26 cond-mat.soft