Equilibration of Long Chain Polymer Melts in Computer Simulations
研究了制备长链聚合物平衡熔体的几种方法。我们表明，标准的方法，其中一个开始与正确的端到端的距离随机安排在模拟细胞的链的合奏，并迅速引入排除体积，导致变形短的长度尺度。这种变形对于长链来说是最强的，并且只有在链移动了它们自己的尺寸之后才松弛。示出两种方法来克服这种局部变形的链。一种方法是首先预填充高斯链，这减少了系统中的密度波动，然后逐渐引入排除体积。第二种方法是双枢轴算法，其中在一对链上形成新的键，创建两个新链，每个新链与原始链都有很大不同。我们证明了这些方法的有效性的线性珠弹簧聚合物模型与零和非零的弯曲刚度，但该方法适用于更复杂的架构，如支化和星形聚合物。
2003-06-02 cond-mat.soft
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
Alternative Approach to the Excluded Volume Problem The Critical Behavior of the Exponent $ν$
我们提出了排除体积方程的替代推导。由此产生的方程在数学上与前一篇论文中提出的方程相同。结果表明，该理论较好地再现了SANS（小角中子散射）实验的观测结果。该方程被应用于分支分子的螺旋球转变。据发现，在整个区域的不良溶剂制度（$T<Θ$），指数$κ=d\logα\,/\,d\log N\, (N\rightarrow\infty)$采取的值$\frac{1}{12}$，表明相反的线性分子（$κ=-\frac{1}{6}$）的情况下，膨胀因子无限期地增加$N$增加。然后将该理论应用于良好溶剂中的浓缩系统。结果发现，对于整个区域的$0<\barϕ\le 1$，梯度$κ$似乎收敛于一个共同的值躺在某处从$κ=\frac{1}{12}$ $0.1$。由于$0<\barϕ\le 1$的$ν_{dilute}=\tfrac{1}{2}$、$ν_{melt}=\tfrac{1}{3}$和$0.33\cdots\leν_{conc}\,(=ν_{0}+κ) <0.35$，仿真结果表明，指数$κ$和$ν$在相位之间突然变化;它们之间没有中间值，例如在$ν_{dilute}$和$ν_{melt}$之间。
2018-11-18 cond-mat.soft
Excluded Volume Effects of Branched Molecules
膨胀因子，$α^{2}=\langle s_{N}^{2}\rangle/\langle s_{N}^{2}\rangle_{0}$，在熔融状态下的支链分子的估计。平衡膨胀因子被确定为渗透势$ΔG_{osmotic}$的所有不均匀项趋于零的点。数值分析表明，$\log\,α=0.082\,\log N+\text{const.}$为$10^{3}\le N\le 10^{7}$，给出$α\cong \text{const.}\,N^{1/12}$使$\langle s_{N}^{2}\rangle^{1/2}\propto N^{1/3}$与之吻合的值为临界堆积密度。
2016-12-29 cond-mat.soft
Hyperbranched polymer stars with Gaussian chain statistics revisited
正则树枝状大分子和更一般的超支化聚合物星与高斯统计的分支点之间的间隔链的构象特性进行了数值研究。我们研究了渐近长链的标度，特别是分形维数$d_f = 3$（边缘紧）和$d_f = 2.5$（扩散限制聚集）。通过施加每代额外臂的数量获得的幂律恒星与真正的自相似恒星进行比较。我们讨论了弱排斥体积相互作用的影响，并勾画了制度，高斯近似应保持在稠密的解决方案和熔体足够大的间隔链。
2015-08-15 cond-mat.soft
Compositional and orientational ordering in rod-coil diblock copolymer melts
本文研究了单分散棒-盘嵌段共聚物熔体的相行为。我们推导出一个朗道自由能泛函的组成和一个有序序参量。棒块之间排除的体积相互作用由有吸引力的Maier-Saupe相互作用建模。棒和线圈块之间的不相容性是由通常的Flory-Huggins相互作用建模。对于一个大的体积分数的棒，从各向同性的过渡到近晶C观察到降低温度时，而对于小的棒体积分数，球形，六边形，和层状结构占上风。在近晶C相中，杆相对于片层法线的取向角从接近于近晶/近晶-C相边界的35度至40度迅速增加至45度至55度之间的值。
2002-04-02 cond-mat.soft
Scale-free static and dynamical correlations in melts of monodisperse and Flory-distributed homopolymers: A review of recent bond-fluctuation model studies
它一直假设，直到最近，所有的长程相关性筛选在三维熔体的线性均聚物的距离超过相关长度$ξ$的密度波动的衰减特征。总结模拟结果通过一个变体的键波动模型与有限的单体排除体积相互作用和拓扑结构违反本地和全球的Monte Carlo移动，我们表明，由于链连接和不可压缩性约束的相互作用，静态和动态的相关性产生的距离$r \gg ξ$。这些相关性是无标度的，令人惊讶的是，不依赖于明确的可压缩性的解决方案。单分散和（基本上）弗洛里分布的平衡聚合物被认为是。
2011-07-22 cond-mat.soft
Monte Carlo Simulation of Dense Polymer Melts Using Event Chain Algorithms
我们提出了一个有效的蒙特卡罗算法的密集的硬球聚合物熔体使用集群移动，称为事件链，它允许一个拒绝免费治疗的排除量的非晶格模拟。事件链还允许在聚合物熔体中有效制备初始构型。我们并行化的事件链蒙特卡罗算法，以进一步提高模拟速度，并建议额外的本地拓扑变化的动作（“交换”的动作），以加速平衡。通过与其他Monte Carlo和分子动力学模拟的比较，我们验证了事件链算法再现了熔体中聚合物链的正确平衡行为。通过比较聚合物内扩散的时间尺度，我们表明，事件链蒙特卡罗算法可以实现模拟速度相比，优化的分子动力学模拟。事件链蒙特卡罗算法在短时间尺度上表现出劳斯动力学。在没有交换的情况下，我们发现爬行动力学的中间时间尺度长链。
2015-07-23 cond-mat.soft
Equilibration of High Molecular-Weight Polymer Melts: A Hierarchical Strategy
一种策略是开发用于生成平衡的高分子量聚合物熔体描述的微观细节，通过顺序backmapping粗粒（CG）配置。微观测试模型是通用的，但保留了硬排除体积相互作用和现实的熔体密度等功能。微观表示被映射到具有波动大小的软球的模型上，其中每个球表示具有$N_{\rm b}$单体的微观子链。通过改变$N_{\rm b}$，获得不同分辨率的CG表示的层次结构。在这个层次结构中，CG配置与Monte Carlo在低分辨率下平衡的顺序细粒度到CG熔体描述更高的分辨率。一个分子动力学计划，慢慢地引入到后者的微观细节。所有的反映射步骤只涉及局部聚合物弛豫，因此该方案的计算效率与分子量无关，与系统大小成正比。为了证明该方法的稳健性，生成了含有聚合度为$N=2000$的至多$n=1000$链的微观构型，并通过监测关键结构和构象性质来确认平衡。延伸到更长的链或支化聚合物是直接的。
2016-10-24 cond-mat.soft
Volume Expansion of Branched Polymers
研究了无规支化聚合物的排斥体积效应。为了解决这个问题，我们假设高斯分布的部分周围的重心。一旦引入了这种近似，我们就可以使用与线性分子相同的方法。通过对一个模型-聚合物体系的模拟，发现支化聚合物的排斥体积效应在从稀释极限到熔融状态的任何条件下，包括$Θ$状态下，都有明显的表现，并且与我们的经验一致，所有结果都满足约束条件：$\langle s^2\rangle^{1/2} \ge N^{1/d}$。因此，高斯近似提取的基本特征的排除体积效应的分支分子。
2017-09-26 cond-mat.soft
Hierarchical excluded volume screening in solutions of bottlebrush polymers
聚合物瓶刷提供了有趣的功能是相关的性质和合成系统。虽然瓶刷在关节软骨中的存在可以优化滑液关节润滑，但瓶刷为迷人的应用提供了途径，例如在超软弹性体中或用于药物输送。然而，目前的理论理解缺乏完整性，主要是由于许多长度尺度的复杂相互作用。在这里，我们开发了一个分析模型，演示了瓶刷的结构特性如何取决于浓度，从稀溶液到高度浓缩的熔体。从广泛的分子动力学模拟的数据支持我们的模型的有效性。我们表明，瓶刷的层次结构决定了一系列的构象变化，作为溶液浓度的增加。该效应是介导的筛选排除体积相互作用在随后的结构部分的瓶刷。我们的研究结果提供了重要的见解，应该能够改进基于聚合物瓶刷的建筑设计的新型材料的定制。
2017-10-26 cond-mat.soft
Statistics and Geometrical Picture of Ring Polymer Melts and Solutions
我们提出了一个详细的帐户最近提出的唯象理论noncatenated环聚合物熔体（物理评论快报。106，167802（2011））。一个基本的假设在于通过有效的排除体积效应的非连锁约束的实施，从熔体的几何图片出现。结果捕捉到了迄今为止观察到的许多显著特征，包括（i）环的总体空间大小，（ii）坐标数，即，给定环周围的环数，（iii）作为分子量的函数的拓扑长度尺度，以及（iv）链刚度和浓度的影响。我们还提出了拓扑长度尺度的几何解释，这可能会对聚合物系统中的纠缠概念有所启发。
2012-02-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chain End Mobilities in Polymer Melts - A Computational Study
Rouse模型可以看作是描述短链聚合物在熔融条件下动力学的标准模型。在这方面的贡献，我们明确检查这个模型的基本假设之一，即所有单体的均匀摩擦系数，MD模拟数据的基础上的聚（环氧乙烷）（PEO）熔体。这个问题直接产生于这样一个事实，即在一个真正的聚合物熔体中，末端单体平均比中心单体具有更多的分子间邻居，人们会认为正是这些细节影响摩擦系数的精确值。的迁移率是由我们最近开发的统计方法，它提供了详细的见解，当地的聚合物动力学。此外，它产生互补的信息，从均方位移（MSD）或劳斯模式分析。事实证明，均匀流动性的劳斯假设是履行一个很好的近似PEO熔体。然而，一个更详细的分析表明，潜在的微观动力学是高度影响不同的贡献内和分子间排斥体积相互作用，这不能考虑到修改后的摩擦系数。较小的偏差只发生在较大的时间尺度上的终端单体，这可以归因于存在两种不同的逃逸机制，从他们的第一个协调领域。当仅用MSD研究动力学时，这些影响仍然难以捉摸。
2014-10-13 cond-mat.soft
Strictly two-dimensional self-avoiding walks: Thermodynamic properties revisited
利用分子动力学和蒙特卡罗模拟方法，对标准粗粒珠-弹簧模型进行了密度交叉标度研究，研究了自回避高柔性聚合物链的溶液和熔体的各种热力学性质.在半稀释状态下，我们证实了在单体密度ρ的一个数量级上，不同链之间的相互作用能e_inter \sim ρ^（21/8）、总压力P \sim ρ^3和无量纲压缩率gT=lim（q->0）（S（q）\sim 1/ρ^2）的预期幂律标度。各种弹性贡献的仿射和非仿射响应的无穷小应变分析密度和采样时间的函数。我们展示了如何从总单体结构因子S（q）中实验确定半稀释液滴的尺寸xi（ρ），S（q）表征在给定波矢q下溶液的可压缩性。我们简要地评论有限持久长度的影响。
2012-08-31 cond-mat.soft
Annealed lattice animal model and Flory theory for the melt of non-concatenated rings: Towards the physics of crumpling
一个Flory理论被构造为一个长的聚合物环在一个熔体的unknotted和非级联环。该理论假设环形成一个有效的退火分支体，并计算了它的基元路径，证明了基元路径遵循自避免统计，并由具有排斥体积的聚合物的Flory指数来表征.在此基础上，它表明，在熔体中的环是紧凑的对象与整体尺寸成比例的长度提高到1/3的权力。此外，接触概率指数的估计，虽然控制不佳的近似，与数值和实验数据的结果一致。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Numerical study of a slip-link model for polymer melts and nanocomposites
本文对Likhtman提出的用于描述稠密聚合物熔体动力学的滑移链模型进行了数值研究。在回顾了与该模型的实现相关的技术方面之后，我们在几个方向上扩展了以前的工作。松弛模量与滑动链接密度和滑动链接刚度的依赖性的报告。然后，非线性流变特性的模型，为一组特定的参数，进行了探讨。最后，我们引入排斥体积相互作用的平均场，如方式，以描述非均匀系统，我们将这种描述一个简单的纳米复合材料模型。通过这种扩展，滑移链模型作为聚合物熔体的简单和通用模型出现，其可以用作分子动力学的替代，用于复杂聚合物系统的粗粒度模拟。
2013-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unraveling the glass-like dynamic heterogeneity in ring polymer melts: From semi-flexible to stiff chain
本研究通过分子动力学模拟探究链刚度与单体密度对环形聚合物熔体动静态行为的影响，发现非高斯性随密度和刚度增强，回转半径与密度的关系受链刚度调控，且键断裂动态非均匀性与非高斯性耦合，为理解其动力学机制提供新见解。
2023-08-09 cond-mat.soft
Theory of semi-flexible polymers
我们已经映射到一个复杂的Ginzburg-Landau场论使用功能集成技术的半柔性不可扩展的聚合物系统的物理。在半柔性的、不可伸展的聚合物的熔体中单体的低数密度的极限中示出，通过排除的体积相互作用保持分离，回转的回转半径标度为N^{nu}，其中N是链长，并且nu = 1，与柔性聚合物熔体的nu ~ 0.6的值形成对比。利用重整化群的方法，我们证明了系统存在一个红外稳定的不动点，这个不动点可以被确定为系统向纠缠态的跃迁。实验来测试这些计算建议。
2001-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Diffusion of a Polymer Chain in a Melt
本文用键涨落模型的Monte Carlo模拟方法研究了高分子链在熔体中的自扩散，其中只考虑了排除的体积相互作用。聚合物链，其中每一个由$N$片段组成，位于周期性边界条件下的$L \times L \times L$简单立方晶格上，其中每一个片段占据$2 \times 2 \times 2$晶胞。报告了体积分数为$ϕ\simeq 0.5$的$N=32, 48, 64, 96, 128, 192, 256, 384$和512的结果，其中$N \leq 256$为$L = 128$，$N \geq 384$为L=192。的$N$ -依赖的自扩散常数$D$检查。在这里，$D$是从大于最长弛豫时间的时间处的单个聚合物链的质量中心的均方位移估计的。根据$N = 256$、384和512的数据，将描述$D$对$N$的表观幂律依赖性为$D \propto N^{- x_{\rm d}}$的表观指数$x_{\rm d}$估计为$x_{\rm d} \simeq 2.4$。对于$N = 192, 256, 384$和512，比率$D τ/ < R_{\rm e}^{2} >$似乎是常数，其中$τ$和$<R_{\rm e}^{2}>$分别表示最长弛豫时间和均方端到端距离。
2003-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological comparison of flexible and semiflexible chains in polymer melts with $θ$-chains
本文通过蒙特卡洛和分子动力学模拟证明聚合物熔体中的链与θ链在结构和拓扑上一致，其纽结概率和尺寸均偏离理想链，且差异源于小纽结抑制，说明熔体链可由对应θ链近似再现。
2024-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Theory of microphase separation on Side-Chain Liquid-Crystalline Polymers with flexible spacers
我们将单分散侧链液晶聚合物的熔体模拟为梳形共聚物的熔体，其中侧基是棒-线圈二嵌段共聚物。我们考虑排斥体积和Maier-Saupe相互作用。第一个作用于任何一对段之间，而后者只作用于杆之间。使用从这个微观模型计算的自由能泛函，我们研究了各向同性相对密度和取向波动的旋节稳定性。用这种方法得到的相图预测了双晶和近晶不稳定性以及微相或具有调制波矢但没有双晶有序的相的存在。这种微相是块之间的不相容性与间隔区和主链施加的连接性约束之间竞争的结果。研究了单体的聚合度和结构构象对侧链液晶高分子相行为的影响。
2006-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic Persistence Length Revisited. I. Theory
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本研究构建涵盖柔性与半刚性/刚性聚电解质的统一标度理论，识别9种构象标度区，推广静电团与排斥体积概念，揭示盐浓度调控的构象演化规律，验证了静电持久长度的平方标度关系。
2026-08-26 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
Single chain structure in thin polymer films: Corrections to Flory's and Silberberg's hypotheses
用键涨落模型的Monte Carlo模拟方法研究了聚合物熔体在两个无结构硬壁之间的构象性质。平行和垂直分量的链的延伸，键键相关函数和结构因子的计算和最近的理论方法试图超越弗洛里和Silberberg的假设进行比较。我们证明，对于厚度，$H$，小于排除体积筛选长度（斑点大小），$ξ$，平行于墙壁的链大小发散几何，$R^2/2N \approx b^2 + c \log(N)$与$c \sim 1/H$。相应的键-键相关函数像幂律一样减小，即$C(s) = d/s^ω$，其中$s$是键与$ω=1$之间的曲线距离。在增加膜厚度$H$时，我们发现--与Flory的假设相反--体积指数$ω=3/2$，更重要的是，{ \em减少} $d(H)$给出了在壁处反射的链段的{ \em增强}自相互作用的直接证据。从Kratky平台作为$H$的函数的系统偏差被发现的单链形状因子平行的墙壁与{ \em非单调}的行为理论预测的协议。Kratky平台中的这种结构可能会导致散射实验对链延伸的错误估计。对于大的$H$，偏差与波矢量$q$成线性关系，但非常弱。与此相反，对于薄膜，$H<ξ$，发现非常强的校正（虽然对数$q$），这表明我们的结果可能的实验验证。
2005-01-20 cond-mat.soft
