Density Functional Theory for Block Copolymer Melts and Blends
我们推导出嵌段共聚物的共混物的自由能的表达式，表示为每个嵌段的单体的密度分布的函数。该表达式是Flory-Huggins-deGennes理论在均聚物共混物中的推广，也是Ohta-Kawasaki理论在二嵌段共聚物熔体中的推广。该表达式可用于任何拓扑结构的均聚物和嵌段共聚物的任何共混物。该表达式为均聚物和嵌段共聚物共混体系的微观和宏观相分离的计算提供了一种快速、稳定的计算方法。
2004-10-15 cond-mat.soft
Orientational phase transitions in the hexagonal phase of a diblock copolymer melt under shear flow
我们推广了Fredrickson [J. Rheol. V.38，1045（1994）]来研究经受稳定剪切流动的二嵌段共聚物熔体的六方相的取向行为。我们使用对称性参数表明，在六方相的取向顺序是一个比在lamicum弱得多的效果。我们预测平行取向在低剪切速率下是稳定的，垂直取向在高剪切速率下是稳定的。我们的分析再现了Tepe等人[Macromolecules v.28，3008（1995）]的实验结果，并解释了实验观察六方相中不同取向的困难。
1999-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stable freestanding thin films of copolymer melts far from the glass transition
聚合物薄膜由于其广泛的应用和它们引起的关于受限聚合物的动态响应的基本问题而引起人们的关注。如果温度高于其玻璃化转变温度Tg，则这些膜是不稳定的。在这里，我们描述了由远离其玻璃化转变的梳形共聚物熔体制成的厘米尺寸的独立式薄膜，其稳定超过一天。这些长寿命使我们能够表征排水动力学和薄膜的厚度分布。分层的区域出现在膜的排水口。我们有证据表明，薄膜的稳定性，变薄动力学和厚度分布的结果，从熔体中的结构力。理解我们观察结果背后的关键机制可能会导致在不使用稳定剂的情况下聚合物薄膜、泡沫和乳液的新发展。
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural Relaxation and Anisotropic Elasticity of Ordered Block Copolymer Melts
Department of Chemistry, Texas A\&M University, College Station, TX 77843, USA；Department of Materials Science；Engineering, Texas A\&M University, College Station, TX 77843, USA
研究有序ABA和AB共聚物熔体的各向异性弹性响应，通过自洽场理论分析不同域间距对液晶状层状和柱状相刚度的影响，揭示长时弛豫和微相分离对近平衡响应的作用。
2026-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase behaviour of block copolymer melts with arbitrary architecture
Leibler理论[L. Leibler，Macromolecules，v.13，1602（1980）]中的微相分离理论，推广到具有任意拓扑结构的分子体系。提出了一种计算单体关联函数的图解法。在二次谐波近似下计算了各种中间相的自由能。以典型高分支树状结构为例，给出了它们的相图。发现分子的拓扑结构影响相图的旋节温度和不对称性，但不影响相的类型和它们的顺序。我们认为，所有的模型AB嵌段共聚物系统将表现出典型的相行为。
2000-08-17 cond-mat.soft
Linear response and stability of ordered phases of diblock copolymer melts
介绍了一种有效的伪谱数值方法，用于计算嵌段共聚物熔体中有序相的线性磁化率的自洽场（SCF）近似（有时称为无规相近似）。我们的方法是显着更有效的比在第一次计算这个数量的施，Laradji和同事，允许更强烈的隔离结构的研究。我们重新研究了两嵌段共聚物熔体的几个相的稳定性，发现Laradji等人关于Gyroid相稳定性的一些结论是空间分辨率不足的结果。我们发现，一个外延（k=0）的Gyroid相的不稳定性相对于以前被认为是由Matsen竞争非常密切的不稳定性，发生在一个非零的晶体波矢k的六方相。
2007-10-29 cond-mat.soft
Phase behaviour of active particles in block copolymer melts
本研究探究嵌段共聚物熔体中活性布朗粒子的相行为，发现嵌段共聚物可作为软限域调控粒子自推进，不同活性区间会形成不同有序结构或导致共聚物形貌畸变。
2022-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Phase diagram for diblock copolymer melts under cylindrical confinement
我们利用实空间自洽平均场论广泛地研究了限制在圆柱形纳米孔中的二嵌段共聚物熔体的相图。我们发现了丰富多样的新的二维平衡结构，在无约束系统中没有类似的。这些包括非六边形协调的圆柱相位和介于薄片和圆柱之间的结构。我们绘制了我们找到的所有结构的稳定区域和相边界。随着孔半径的减小，孔容纳较少的圆柱形域，并且随着圆柱体的消除而发生结构转变。我们的结果与实验一致，但我们也预测尚未观察到的阶段。
2005-08-01 cond-mat.soft
Universality of Block Copolymer Melts
对对称二嵌段共聚物熔体的五种不同粗粒模型的模拟进行了比较，以证明一个通用的（即，模型无关）的自由能对聚合度$\overline{N}$不变的依赖性，并研究有序-无序转变（ODT）的普遍性质。ODT似乎表现出两种制度：非常长的链（$\overline{N} \gtrsim 10^{4}$）系统很好地描述了弗雷德里克森-赫尔方德理论，它假设弱隔离附近的ODT。系统较小，但实验相关的值，$\overline{N} \lesssim 10^4$，经历强烈隔离无序和层状相之间的过渡，虽然普遍，是不充分描述的任何现有的理论。
2014-02-05 cond-mat.soft
Emergence of Disordered Hyperuniformity in Melts of Linear Diblock Copolymers
本研究利用大晶胞自洽场理论模拟线性嵌段共聚物熔体，通过Quantizer能量点图案初始化，发现了一类自由能接近体心立方相且优于类液态堆积的亚稳态无序超均匀胶束介晶相，为自下而上设计新型无序超均匀材料提供了新思路。
2024-03-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random Isotropic Structures and Possible Glass Transitions in Diblock Copolymer Melts
我们使用热力学复型方法研究了二嵌段共聚物熔体的微结构玻璃化转变。我们的方法执行的自然小参数方面的扩展-聚合的缩放度的倒数，这使我们能够系统地研究平均场行为的方法，聚合度的增加。我们发现，在无限长的聚合物链的限制下，玻璃化和玻璃化转变（Kauzmann温度）崩溃的平均场Spinodal的发病，这表明Spinodal可以被视为平均场签名在这类系统中的玻璃化转变。我们还研究了在相同的理论框架内的有序无序转变（ODT），特别是，我们包括领先的顺序波动校正由于立方相互作用的粗粒度的哈密顿量，这已被忽略在以前的工作中的ODT在嵌段共聚物。我们发现，立方项稳定有序（体心立方）相和玻璃态相对于无序相。虽然在对称共聚物的熔体中，玻璃化转变总是发生在有序-无序转变（低于ODT温度）之后，但对于不对称共聚物，玻璃化转变可能先于有序转变。
2006-03-08 cond-mat.soft
Crystallization of Diblock Copolymer from Microphase Separated Melt
由于组成嵌段之间的化学相异性，二嵌段共聚物在熔融状态下表现出微相分离。相分离的熔体可以成功地用于控制最终的半结晶材料的形态，通过允许延长的热退火。热退火加速微区的聚结，产生相分离的熔体，其将表现出与没有退火的微相分离的熔体明显不同的结晶行为。本文报道了A-B两嵌段共聚物的结晶行为的模拟结果，其中A嵌段的熔融温度高于B嵌段，这是由微相分离熔体引发的。在结晶过程中，微相分离熔体的形态演化在很大程度上受热历史的驱动。微相分离熔体在高温下退火成功地重新定向熔体形态，并保持几乎不变，在随后的结晶（等温和非等温），这是由于硬约束过程中产生的微相分离。退火引起的A-块的键取向的变化，而有没有明显的变化，保持结晶度和片层厚度不受影响的B-块的键取向。等温结晶将结晶限制在相分离的微区中，而非等温结晶导致形态扰动。退火熔体的结晶速率比未退火熔体快得多，这是由于通过退火实现的更少的缠结和更松弛的结构。在B区组成较高时，A区产生较厚的晶体，这归因于B区表现出的稀释效应。与一步等温结晶相比，两步等温结晶产生更厚的晶体，具有更高的A-嵌段结晶度。
2018-02-16 cond-mat.soft
Nucleation of stable cylinders from a metastable lamellar phase in a diblock copolymer melt
从亚稳层状相的稳定的圆柱体相的液滴的成核检查内的单模式近似的Brazovskii模型的二嵌段共聚物熔体。采用液滴界面轮廓的变分分析方法，得到了任意取向圆柱与薄层界面自由能的解析表达式，界面自由能具有各向异性，当圆柱轴垂直于界面时比圆柱沿界面时低。因此，通过Wulff构造计算的液滴形状是透镜状的，沿着圆柱体的轴线变平。根据经典成核理论确定了临界液滴的尺寸和成核势垒。在适用经典形核理论的片层/圆柱相界附近，典型的临界液滴尺寸为30- 400个圆柱，长宽比为4- 10，形核势垒为30- 40 k_BT，当接近平均场临界点时，总的趋势是临界液滴变大，长宽比变大，形核势垒变小。
2003-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Renormalization of the one-loop theory of fluctuations in polymer blends and diblock copolymer melts
尝试使用粗粒分子理论来计算对聚合物混合物中的相关性的无规相近似（RPA）的校正已经受到对任意截止长度{ \it即}的值的不希望的敏感性的困扰，紫外线（UV）发散我们分析了紫外发散的逆结构因子$S^{-1}(k)$预测的“一环”近似类似于在以前的几项研究中使用的。我们考虑了可混溶的均聚物共混物和无序的二嵌段共聚物熔体。我们表明，在这两种情况下，所有的UV发散的贡献可以被吸收到一个重整化的广义自洽场论（SCFT）的唯象参数的值。这一观察允许建设的紫外收敛理论的修正SCFT现象。UV发散单回路对$S^{-1}(k)$的贡献显示为以下各项的总和：（i）由有效$χ$参数的重正化产生的$k$独立贡献，（ii）由单体统计链段长度的重正化产生的$k$依赖贡献，（iii）由对单回路波动自由能的平方梯度贡献产生的与$k^{2}$成比例的贡献，和（iv）与聚合度成反比的依赖于$k$的贡献，其由链端附近和嵌段共聚物中的嵌段之间的连接附近的流体结构中的局部扰动引起。
2007-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Branching on Phase Behaviors of ABC Triblock Copolymers in Nonfrustrated Systems
本文利用自洽场理论(SCFT)研究线型树枝状三嵌段共聚物熔体(AB2C4)的相行为，发现在特定非受挫参数下体系会形成Frank-Kasper相、不对称交替球状相及传统稳定相，揭示了支化对共聚物相行为的影响。
2023-09-16 cond-mat.soft
Structural changes of diblock copolymer melts due to an external electric field: a self-consistent field theory study
研究了两嵌段共聚物在外加电场作用下的相行为。我们采用自洽的场论，并把有关的麦克斯韦方程作为一个额外的自洽方程。因为我们不把电场当作微扰来处理，所以即使当它的大小很大时，我们也可以检验它的影响。电场仅通过两个块体的介电常数之间的差异耦合到系统的形态。我们发现，外场使体心立方相沿（111）方向取向，使其对称群降为$R{\bar 3}m$。对于范围从最小值到最大值的外部电场，可以发生该相和无序或六方相之间的转变，超过该最大值，$R{\bar 3m}$相完全消失。该电场范围取决于二嵌段结构和温度。我们在温度、结构和应用领域的空间中提出了几个穿过相图的切口，包括一个适用于最近研究的系统。
2005-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Epitaxial Transition from Gyroid to Cylinder in a Diblock Copolymer Melt
利用实空间动力学自洽场方法模拟了由双锥双螺旋体到六角填充圆柱体的外延转变过程。为了正确模拟结构变化，我们引入了一个系统规模优化技术，通过该技术抑制了人工中间结构的出现。当螺旋状单胞在[111]方向上受到剪切流动时，观察到圆柱形畴的形核和生长。我们证实，所产生的圆柱形域外延生长到原来的螺旋结构域作为螺旋$d_{\{220\}}$ $\to$圆柱体$d_{\{10\}}$。在稳态剪切流作用下，螺旋线随剪切流速度梯度的变化表现出不同的重联过程。先前使用自洽场论预测的动力学途径，其中三个折叠结转化为五个折叠结作为中间状态，没有观察到。
2005-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Deviations from the mean field predictions for the phase behaviour of random copolymers melts
我们通过大规模蒙特卡罗模拟研究了无规共聚物熔体的相行为。我们观察到宏观相分离成A和B-丰富的相预测的平均场论只有系统具有非常大的相关性λ的块沿聚合物链，远离Lifshitz点。对于较小的λ值，我们发现，一个局部隔离，无序的微乳液状结构逐渐形成的温度降低。当我们增加聚合物中嵌段的数量时，宏观相分离的区域进一步缩小。我们的蒙特卡罗模拟的结果是在协议的金兹伯格准则，这表明，平均场论变得更糟的数目在聚合物中的嵌段的增加。
2001-12-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Not even metastable: Cubic double-diamond in diblock copolymer melts
本文通过强分离和自洽场方法，发现二嵌段共聚物熔体中立方双金刚石为不稳定鞍点，并证明均聚物共混和弹性不对称可使其转变为亚稳态。
2025-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-Consistent Field Theory of Disordered Block-Copolymers
将Edwards的泛函方法与无序系统的复制技术相结合，导出了由两种单体组成的无序嵌段共聚物的平均场论.在没有无序的情况下，我们恢复了非均匀聚合物的正则自洽场论。在序列无序的存在下，该理论可以被看作是一个全面的，新颖的自洽处理共聚物熔体，统一的弱和强不均匀制度。特别是，我们研究的稳定性的微相分离过渡在熔体中的二嵌段共聚物，由$N$单体和相等的$A$ - $B$ -体积分数，对混乱的破坏性影响。我们得到了一个相图的相关参数，即重新缩放的Flory-Huggins参数$χN$和无序强度$p$。
2011-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Test of a scaling hypothesis for the structure factor of disordered diblock copolymer melts
稠密聚合物液体（如嵌段共聚物熔体）的粗粒理论预测平衡性质对几个无量纲参数的普遍依赖性。对于对称的二嵌段共聚物熔体，这样的理论预测仅对chi N和Nbar的普遍依赖性，其中chi是有效的相互作用参数，N是聚合度，并且Nbar是重叠的量度。我们测试是否从几个不同的模拟模型得到的结构因子S（q）的模拟结果是一致的，这两个参数的标度假设。我们比较了三种模型的结果：（1）晶格蒙特卡罗模型，键涨落模型，（2）珠弹簧模型与苛刻的排斥相互作用，类似于Kremer和Grest的，和（3）珠弹簧模型之间的非常软的排斥，强烈重叠珠。我们比较结果对不同的模型，已被设计为具有匹配的值的Nbar，在一系列的值的chi N和N，并设计方法来测试的缩放假设，而不依赖于任何预测的现象学相互作用参数chi取决于更微观的参数。结果强烈支持缩放假设，即使是相当短的链，确认它确实是可能的，以给出一个准确的通用描述的模拟模型，不同的许多细节。
2012-07-05 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
Phase separation kinetics of block copolymer melts confined under moving parallel walls: a DPD study
采用耗散粒子动力学（DPD）模拟方法研究了剪切对临界嵌段共聚物（BCP）本体熔体微相分离的微相形态和动力学的影响。熔体被限制在模拟箱顶部和底部的两个平行的固体壁内。剪切是通过允许壁以特定速度在一个方向上移动而引起的。我们探讨了以下情况：（i）墙是固定的，（ii）只有顶墙移动，（iii）两个墙在同一方向移动，（iv）两个墙在相反的方向移动。在温度淬火后，我们监测了剪切对演化形态的影响，系统的标度行为，以及特征长度标度和生长。特征长度尺度在早期遵循典型的幂律行为，并且在两个壁固定时在晚期饱和。长度尺度随壁面速度引起的剪切而显著变化。通常的层状形态，这是没有实现的情况下1内所考虑的模拟时间步长，注意到更早的非零壁速度的情况下。具体地说，它在情况4中比在其他情况中更早被看到。我们发现，剪切粘度降低（剪切变稀）与壁速度（剪切速率）的所有情况下，在一个给定的粗化时间。总之，我们报道了剪切速率对BCP熔体微相分离动力学的影响规律。该研究为预测和设计壁面剪切力作用下的各向异性微结构提供了一种思路，可进一步指导制备各种具有优异力学性能和物理性能的复合材料。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diblock copolymer ordering induced by patterned surfaces
我们使用金兹伯格-朗道自由能泛函来研究当共聚物熔体与一个表面相互作用或被限制在两个化学图案化表面之间时的二嵌段共聚物形态。对于温度以上的有序-无序过渡的共聚物熔体的一个完整的线性响应描述给出，在一个任意的二维表面图案。在平行于表面的方向上的顺序的外观被发现作为在垂直方向上的顺序的结果。在有序无序点和薄膜几何形状下，我们的程序可以在均匀或调制的表面场存在下解析计算扭曲的垂直和倾斜的层状相。
2001-01-21 cond-mat.soft
Self-Assembly of Asymmetrically Interacting ABC Star Triblock Copolymer Melts
用自洽场论（SCFT）方法研究了不对称相互作用的ABC星形三嵌段共聚物熔体的相行为。受实验系统的启发，本文主要研究Flory-Huggins相互作用参数满足$χ_{AC}>χ_{BC}\approx χ_{AB}$的系统。通过使用各种初始化策略，我们在计算中获得了大量的周期结构。采用四阶拟谱算法结合Anderson混合法计算了候选结构的自由能。通过将自由能分解为内能和熵能，详细分析了系统的稳定性。一个完整的和复杂的三角形相图与$χ_{AC}>χ_{BC}= χ_{AB}$的模型，其中15个有序相，包括二维和三维结构，已被预测为稳定的SCFT计算。一般来说，在非对称相互作用下，等级结构倾向于在三角形相图的富B角附近形成。这一工作将以往的理论结果从等相互作用系统推广到不等相互作用系统。预测的相行为与实验观察和以前的理论结果吻合得很好。
2015-08-23 cond-mat.soft
Phase Behavior of Melts of Diblock-Copolymers with One Charged Block
本文采用耗散粒子动力学方法研究了嵌段共聚物熔体的相行为。假设所有的Flory-Huggins \c{hi}参数均为0，证明了电荷关联吸引力可以单独引起具有长程序的微相分离，通过改变不带电块体的体积分数和静电相互作用参数λ构建了相图。将所得相图与相应的中性二嵌段共聚物的相图进行了比较。令人惊讶的是，这些相图之间的差异是相当微妙的;观察到相同的相位，并且如果λ参数被认为是“有效的”\c{hi}参数，则ODT点的位置是相似的。接下来，我们研究了取决于链长N的层状结构的ODT的位置。结果表明，对于不带电荷的二嵌段共聚物，产物\c{hi} crN几乎不依赖于N，而对于具有一个带电荷嵌段的二嵌段共聚物，我们观察到λcrN随着N的增加而显著增加。这可以归因于相反熵阻止有序结构的形成。这是支持的研究ODT在二嵌段共聚物与带电的嵌段和抗衡离子交联的带电单体单元。在显著较低的λ值下观察到此类系统的ODT，其中在较长的链长N下差异更明显。研究了所获得的有序结构中反离子的扩散，并与具有相同带电基团数量但结构均匀的系统的情况进行了比较;发现片层平面内某个方向的扩散系数高于均匀结构中任何方向的扩散系数。
2019-05-05 cond-mat.soft
Ordered Morphologies of Confined Diblock Copolymers
我们研究了两嵌段共聚物薄膜的有序形貌。对于温度以上的有序-无序过渡和任意的二维表面图案，我们使用的自由能的金斯堡-朗道展开，以获得共聚物熔体的线性响应描述。在垂直和平行于表面的方向上的排序耦合。熔体被限制在两个表面之间时存在的三维结构进行检查。下面的有序-无序过渡，我们发现在条纹表面场的存在下，倾斜的层状相。
2001-01-03 cond-mat.soft
Parameterized Density Functional Models for Block Copolymer Melts
本文将自洽平均场理论推导的密度泛函能量方法推广至二嵌段共聚物与均聚物共混物，通过引入非局域变换实现自由能的参数化，在无调节参数下验证了相图并利用梯度下降识别微观结构与两相转变。
2023-07-02 cond-mat.soft
Phase diagram of selectively cross-linked block copolymers shows chemically microstructured gel
我们分析研究了交联$AB$二嵌段共聚物熔体的复杂相行为，由于猝灭的随机约束，该熔体可以经历两个主要的相变：聚合物的空间无规定位形成跨越体系的簇，是通过增加$A$嵌段的无规对之间的不可逆、类型选择性交联的数目参数$μ$来驱动的。自组装成富含$A$ / $B$的微区的周期性图案（微相分离）由与温度成反比的$AB$不相容性$χ$控制.我们的模型旨在捕捉系统的基本微观特征，包括反映交联瞬间空间相关性的随机网络的集合。我们确定合适的序参量，并推导出自由能泛函的朗道理论的精神，使我们能够跟踪在平面上的$μ$和$χ$的相图。选择性交联在比未交联的二嵌段共聚物熔体更高的临界温度下促进微相分离。在液体状态下的微相分离促进凝胶化，产生一种新的凝胶状态，其化学组成密度反映了周期性的$AB$图案。
2014-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Medial packing and elastic asymmetry stabilize the double-gyroid in block copolymers
三周期网络是最复杂和功能最有价值的自组装形态之一，但它们几乎存在于每一类生物和合成软物质构建块中。与更简单的组装图案-球体，圆柱体，层- TPN组件需要分子占据可变的局部域形状，混淆试图了解它们的形成。在这里，我们研究的双螺旋（DG）网络相的嵌段共聚物（BCP）熔体，一个典型的软自组装系统，通过使用的几何制剂的强拉伸理论（SST）的BCP熔体。该理论建立了分子嵌段共聚物包装，熔体组装热力学和{ \it medial map}，一个通用的几何测量复杂形状的中心之间的直接联系。我们发现，“介质包装”是必不可少的DG在强隔离熔体的热力学稳定性，调和长期存在的矛盾之间的无限和有限的隔离理论，证实我们的SST预测在有限的隔离通过自洽场计算。此外，我们发现了一个以前未认识到的非单调依赖DG的稳定性的弹性不对称性，比较熵的矩阵形成的管状网络形成块的刚度。稳定DG的组合物窗口-中间竞争对手的层状和柱状相-扩大了大和小的弹性不对称，似乎推翻了启发式的观点，即包装挫折是本地化的管状域。本研究证明了{ \it medial tesselations}的几何优化对于理解软分子组装的效用。因此，在这里部署的特定的基于中间的方法是容易推广到研究包装挫折远远超出的情况下，DG形态的净BCP组件。
2021-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic self-consistent field approach for studying kinetic processes in multiblock copolymer melts
自洽场论是在介观水平上研究平衡（共）聚合物体系的一个流行和非常成功的理论框架。动态密度泛函允许人们使用这个框架来研究动态过程中的扩散，非惯性制度。在这些方法中的中心量是迁移率函数，它描述了链连接性对单体的非局部响应热力学驱动场的影响。在最近的一项研究[Mantha et al，Macromolecules 53，3409（2020）]中，我们开发了一种方法，可以从参考细粒度模拟中系统地构建迁移率函数。在这里，我们专注于熔体中的线性链的劳斯制度，并显示如何流动性函数可以计算半解析的多嵌段共聚物与任意序列，而不诉诸模拟。在这种情况下，精确的近似表达式的单链动态结构因子的推导。几个限制制度进行了讨论。然后，我们应用所得到的密度泛函理论来研究两个长度尺度的嵌段共聚物系统的有序化过程后，瞬时淬火成有序相。不同的动力学制度在订购过程中确定：在早期，在短尺度上的订购占主导地位，在后期，在较大尺度上的订购接管。对于大的淬火深度，系统不一定松弛到真正的平衡态。我们的密度泛函方法可用于计算机辅助设计的淬火协议，以创造新的非平衡材料。
2021-02-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrodynamic Self-Consistent Field Theory for Inhomogeneous Polymer Melts
介绍了一种模拟嵌段共聚物熔体和共混物在流体力学流动中的结构和流变学的介观技术。该技术耦合动态自洽场论（DSCFT）与连续流体力学和流动惩罚来模拟聚合物流体在任意几何形状的通道中的流动。我们通过研究中性壁润湿条件下亚微米通道中ABC三嵌段共聚物熔体的相分离来证明该方法。我们发现表面润湿效应和剪切效应相互竞争，在没有流动的情况下产生垂直于壁的薄片，在剪切速率超过某个临界韦森伯格数的情况下产生平行于壁的薄片。
2006-08-31 cond-mat.soft
Coarse Graining in Block Copolymer Films
我们目前在粗粒化的方法在嵌段共聚物熔体的有序机制。对于化学均匀或调制的限制表面，表面有序的研究高于和低于有序无序温度。在某些情况下，共聚物在表面附近的变形类似于本体晶界中的共聚物形态。嵌段共聚物与粗糙表面接触被认为是，以及从lamellum平行的过渡到垂直于表面的表面粗糙度的函数进行了研究。最后，我们描述了如何外部电场可以用来对齐嵌段共聚物介观相在一个所需的方向，或诱导有序相变，并详述的作用，移动解离离子的过渡。
2006-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of confinement on the orientational phase transitions in the lamellar phase of a block copolymer melt under shear flow
在这项工作中，我们将一些真实系统的影响纳入剪切流下的取向相变理论（M。E. Cates和S. T. Milner，Phys. Rev. Lett. v.62，p.1856（1989）和G. H. Fredrickson，J. Rheol. 38，p.1045（1994））。特别是，我们研究的剪切细胞边界上的层状相的取向的影响。我们预测，在低剪切速率的平行取向似乎是稳定的。我们表明，有一个临界值的剪切速率在平行取向失去其稳定性和垂直的一个出现紧低于亚稳。我们将这种过渡与从波动到平均场行为的交叉相关联。在较低的温度下，平行取向的稳定性恢复。我们发现，随着剪切速率的增加，垂直取向的稳定区域迅速减小。这种行为可能被误解为最近在文献中讨论的额外的垂直到平行的转变。
2001-04-18 cond-mat.soft
Simple Calibration of Block Copolymer Melt Models
本研究提出基于单体相互作用势能分布对称性的嵌段共聚物粗粒化模型普适性校准方法，通过调控单体密度实现标准线性Flory-Huggins参数下的普适相行为，简化模拟与实验的对比以支撑材料设计。
2024-02-29 cond-mat.soft
Phase Diagram of Diblock Copolymer Melt in Dimension d=5
本文用自洽场论（SCFT）方法计算了不同维数D的球形晶胞中的二元块体A-b-B相图。这是以前的工作d = 4的扩展。相图由链组成f和A与B之间的不相容性参数化，由乘积\c{hi} N量化。我们预测了5种稳定的纳米相：层状、圆柱体、3D球形细胞、4D球形细胞和5D球形细胞。在强偏聚极限下，即对于大的\c{hi} N，序-序跃迁组成由最简单形式的强偏聚理论（SST）确定。虽然SST理论的预测接近于d=4时相应的SCFT外推，但d=5时的外推与它们有显著差异。我们发现，S5纳米相是稳定的有序S4纳米相和无序相之间的窄带。正如预期的那样，计算出的有序-无序过渡线对d的依赖性很弱。
2014-10-11 cond-mat.soft cs.CE
Chain Diffusion in Lamellar Block Copolymers
用分子动力学模拟研究了对称二嵌段共聚物链在宏观取向层状嵌段共聚物中的扩散。平行$D_\parallel$和垂直$D_\perp$的层状平面的扩散常数的结果进行了比较，结果在无序的一个相区域。对于长度N=40（1.1 N_e）和$100 (3N_e)$（其中$N_e$是相同密度下均聚物熔体的缠结长度）的二嵌段，$D_\parallel$几乎与$χ$无关，而$D_\perp$随着$χ$的增加而被强烈抑制。这些结果与基于Rouse模型的理论预测一致。猝灭无序系统的各向同性扩散常数用相应片层体系的$(2D_\parallel+D_\perp)/3$相当好地近似。
1997-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Intradomain Textures in Block Copolymers: Multizone Alignment and Biaxiality
嵌段共聚物（BCP）熔体组装已经是几十年的研究主题，主要集中在自组织的空间模式的有序段密度。在这项研究中，我们证明，这些否则众所周知的组合物配置文件（即有序的薄片，圆柱体，球体和网络）的基础是通用的和异构的模式段的取向，强烈耦合到形态，即使在没有特定的因素，促进链内或链间的片段对齐。我们采用自洽场论和粗粒度模拟方法相结合，测量极性和极性序参量的链段的自由连接链模型的二嵌段熔体。我们发现，BCP形态的一般特点是由{ \it multizone}纹理，与部分主要对齐正常和平行于域间的接口在各自的刷和界面区域的微域。此外，具有各向异性弯曲界面（即圆柱体和网络）的形态表现出与界面的主曲率轴对齐的双轴顺序。了解这些通用功能的域内纹理提供了新的机会，操纵多尺度结构和功能特性的BCP组装。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Order-disorder transition and alignment dynamics of a block copolymer under high magnetic fields by in situ x-ray scattering
我们目前的温度分辨散射研究的液晶嵌段共聚物进行有序-无序转变（ODT）的存在下，磁场和时间分辨测量等温场退火过程中，在分-ODT温度的结果。在每种情况下，场相互作用产生强烈的纹理中间相与圆柱形的微区平行的字段对齐。我们发现，有没有可测量的场诱导的漂移的ODT温度（$T_{ODT}$），这表明，选择性熔化不发挥作用，在等温实验中的中间相排列。相反，我们的数据表明，sub-ODT对齐发生缓慢，大规模的晶粒旋转，而从无序熔体冷却过程中的对齐是快速的，驱动的成核弱有序，但优先对齐的材料。我们确定了一个最佳的过冷，最大限度地在等温场退火对齐。这是证实了一个简单的模型，将竞争的影响呈指数下降的流动性和发散，增加磁各向异性冷却低于$T_{ODT}$。对$T_{ODT}$没有可测量的场效应与从自由能的相对大小得出的粗略估计是一致的，由于场相互作用和各向同性-LC转变的焓。
2013-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Soft particle model for block copolymers
提出了一个适用于两嵌段共聚物熔体的软颗粒模型。每个分子被映射到两个软球建立高斯A-和B-单体分布。两个球之间的距离和它们的回转半径的联合分布函数的近似解析表达式推导出来，这决定了熵的分子内自由能的贡献。通过引入平均场表达式，得到了系统的总自由能。在此基础上，利用蒙特卡罗模拟研究了体相有序化动力学及其对分子扩散的影响。其次是分析薄膜，重点是从具有周期性结构的壁的图案转移。结果表明，软粒子模型中的粗粒化程度适合于在介观尺度上描述共聚物的结构和动力学性质。
2007-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Semicrystalline block copolymers in rigid confining nanopores
我们已经研究了在弱限制（纳米孔径D /平衡PS-b-PLLA周期L0大于4.8）下限制于直圆柱形纳米孔的形成片层的PS-b-PLLA中的PLLA结晶。熔融的PS-b-PLLA主要沿着纳米孔形成同心层状结构，但即使对于D/L0 = 7.3也会出现缠绕的螺旋。PS-b-PLLA熔体在低于TG（PS）的温度下淬火导致PLLA冷结晶严格受限于玻璃化的PS畴。在TG（PS）以上，PLLA结晶通过纳米孔中心中的PS-b-PLLA熔融域结构模板化，而在纳米孔壁上的吸附稳定最外圆柱形PS-b-PLLA壳。在这两者之间，纳米级PS-b-PLLA熔融域结构明显成熟，以减少从最外面的固定化PS-b-PLLA层传递的挫折。PLLA结晶的开始催化成熟，而瞬态成熟状态被提前PLLA结晶逮捕。即使PS较软，某些螺旋结构基序也会保留PLLA结晶。PLLA晶体生长最快的方向优先与纳米孔轴对齐，与PLLA均聚物的程度相同，与PS是玻璃质还是柔软无关。
2017-11-24 cond-mat.soft
Hybrid Dynamic Density Functional Theory for Polymer Melts and Blends
我们提出了一种高速、准确的混合动态密度泛函理论，用于聚合物熔体和共混物相分离过程的计算机模拟。该理论是动态自洽场（SCF）理论和含时Ginzburg-Landau型理论与无规相位近似（GRPA）的结合。SCF理论是已知的是在弱和强偏析区域的聚合物系统的自由能的评估是准确的，虽然它有一个缺点，需要相当数量的计算成本。另一方面，GRPA理论具有比SCF理论所需计算量小得多的优点，但其适用性仅限于弱偏析区域。为了使SCF理论的准确性和GRPA理论的高性能兼容，我们在动态模拟中通过使用SCF理论每一个恒定的时间步长来调整GRPA理论的化学势。GRPA和混合理论的性能进行了测试，通过使用几个系统组成的A/B均聚物，AB二嵌段共聚物，或ABC三嵌段共聚物。利用杂化理论，我们成功地再现了实验观察到的ABC三嵌段共聚物的亚稳复杂相分离畴结构。
2006-09-05 cond-mat.soft
Large scale three dimensional simulations of hybrid block copolymer/nanoparticle systems
嵌段共聚物熔体在本体中自组装成各种纳米结构，使它们成为模板纳米颗粒位置的完美候选者。研究了在一定填充率的胶体存在下嵌段共聚物的形态变化。此外，可以发现胶体组装成有序的六角形紧密堆积的结构中的一个定义的层数时，软限制在相分离的嵌段共聚物。高浓度的界面相容性纳米颗粒导致复杂的嵌段共聚物形态，这取决于聚合物组合物。如果胶体在基质中不可溶，则可以诱导胶体和嵌段共聚物之间的宏观相分离。这导致形成沿着垂直于嵌段共聚物域之间的界面的方向伸长的椭圆形的富含聚合物的域。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ordering at two length scales in comb-coil diblock copolymers consisting of only two different monomers
微相分离形态的一个特定类别的梳形线圈二嵌段共聚物，由AB梳形块和线性均聚物A块的熔体，分析在弱偏析极限。在增加均聚物A嵌段的长度时，系统经历一系列特征性的结构转变。从纯梳形共聚物开始，第一系列结构涉及短长度尺度，随后是涉及大长度尺度的结构。最多存在两个临界点。此外，在两个参数空间中，表征所考虑的梳形线圈二嵌段共聚物分子，存在非平凡的分叉点，超过该分叉点，结构因子可以具有两个最大值（两个相关孔峰）。
2001-03-26 cond-mat.soft
Self Consistent Field Theory of Twist Grain Boundaries in Block Copolymers
应用自洽场论研究了嵌段共聚物熔体的扭曲晶界。整个晶界的单体的分布，以及作为扭转角的函数的每单位面积的晶界自由能。我们定义了一个材料间的分割表面，以比较它与最小的表面已经提出。我们的计算表明，划分表面是不是一个最小的，但线性堆叠的位错似乎是一个更好的表示它的大多数角度比Scherck的第一个表面。
2000-05-24 cond-mat.soft
General weak segregation theory with an application to monodisperse semi-flexible diblock copolymers
建立了多分散半柔性多嵌段共聚物熔体的一般理论。利用Bawendi-Freed方法模拟半柔性链，导出了包含密度和取向序参数的弱分凝区的Landau自由能表达式。在近晶相和更复杂的结构如六方相中描述取向序参数。朗道自由能包含两种相互作用的贡献。第一类是Flory-Huggins相互作用，它描述了化学上不同的嵌段的不相容性，并可能引起微相分离。第二类是Maier-Saupe相互作用，它可能导致无序化.在弱分离极限的框架中，朗道理论允许预测熔体中的相结构作为组合物、持续长度和Flory-Huggins和Maier-Saupe相互作用的强度的函数。一般理论适用于一个简单的系统的单分散半柔性二嵌段共聚物。在几个相图中，预测了一些可能的相结构，如体心立方相、六方相、近晶-A相、近晶-C相和立方相。讨论了Maier-Saupe相互作用对微相结构的影响。
2022-02-21 cond-mat.soft
Ordered Phases of Diblock Copolymer Micelles in Selective Solvent
我们提出了一个平均场模型来探讨中性共聚物和选择性溶剂混合物中胶束聚集和晶格选择之间的平衡耦合。我们发现从面心立方到体心立方有序相的球形胶束的热致和溶致转变，与这些系统在广泛条件下的实验观察一致。非封闭堆积相的稳定性可以归因于两个物理机制：晶体熔化附近晶格声子的大熵和当晶格在较高溶液浓度下变得足够致密时体心立方结构的胶束间排斥的偏好。这两种机制都是由胶束聚集的减少和随后的晶格密度的增加作为溶剂选择性降低控制。这些结果揭示了胶束结构-“平头”或“毛状”-和胶束溶液中的长程序之间的关系。
2007-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hybrid Lattice Boltzmann / Dynamic Self-Consistent Field Simulations of Microphase Separation and Vesicle Formation in Block Copolymer Systems
提出了一种混合数值方法，将流体力学引入非均质聚合物体系的动态自洽场（SCF）研究中。它解决了一组耦合的动力学方程：流体流动的纳维-斯托克斯方程，和基于SCF的对流扩散方程的局部单体组成的演变。用格子玻尔兹曼方法模拟Navier-Stokes方程，用有限差分法求解动力学自洽方程。提出了两种应用：首先，我们研究了在对称和不对称的嵌段共聚物熔体与各种值的剪切和体积粘度的微相分离，比较与纯扩散动力学的结果。其次，我们研究了两亲性嵌段共聚物溶液中流体力学对囊泡形成的影响。与前人的研究结果一致，流体动力学相互作用对早期的微相分离影响不大，但在后期却大大加速了结构的形成过程。此外，它们还有助于选择囊泡形成的途径，有利于球形中间体而不是非球形（盘状）中间体。
2012-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Strong orientational coupling of block copolymer microdomains to smectic layering revealed by magnetic field alignment
利用\textit{in situ} X射线散射研究了液晶嵌段共聚物（BCP）在磁场作用下的自组装过程中各向同性-向列相（I-N）和向列相-近晶相（N-SmA）的转变。从无序的熔体冷却到结晶器中，产生了秩序差和排列弱的BCP微区。然而，继续冷却到SmA导致BCP取向顺序的突然增加，微区排列与近晶层的平移序参量紧密耦合。这些结果强调了在这些等级有序材料中在磁场下产生高度对准状态的N-SmA转变的重要性。
2015-09-09 cond-mat.soft
Correlated disorder in random block-copolymers
我们研究了一个随机的Flory-Huggins参数在对称的二嵌段共聚物熔体，这是预计发生在一个共聚物，其中一个嵌段是接近其结构的玻璃化转变的效果。在干净的限制，两个块之间的微相偏析导致一个弱的，波动引起的一阶过渡到层状状态。使用一个重整化群的方法与副本的技巧相结合来治疗的淬火无序，我们表明，超过临界无序强度，这取决于聚合物链的长度，转变的字符被改变。该系统成为占主导地位的强随机性和玻璃状，而不是有序的层状状态发生。有效的无序分布的重整化导致非局部的无序相关性，反映了强烈的组成波动的聚合物链的回转半径的规模。这种行为的原因被证明是链长依赖的作用的临界波动，这是不太重要的较短的链，变得越来越相关的聚合物长度的增加和清洁的一级转变变得更弱。
2005-01-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Medial packing, frustration and competing network phases in strongly-segregated block copolymers
本文采用 mSST 重新审视强分离二嵌段共聚物网络相，揭示 DG 凭借节点中间轴几何形成准层状堆积而稳定，并解释堆积阻挫及客体分子摄取机制。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Orienting Ion-Containing Block Copolymers Using AC Electric Field
我们考虑了嵌段共聚物在电场中的取向机制。理论和实验研究表明，介电常数的不均匀性引起熔体相对于所施加的场的优选取向。我们表明，离子的存在下，发现在阴离子制备的共聚物，可能会增加对齐效果显着。时变（交流）和静态（直流）领域被认为是在一个统一的框架。我们发现，如果存在迁移率对比，原则上可以在没有介电对比的情况下实现嵌段共聚物的取向。离子的存在在小场频率下特别重要，正如在大多数实验中一样。与无离子的情况下，它被发现，定向力取决于聚合物链的长度。这里建议的移动离子机制可以用来减少取向场的大小，以及区分不同长度的嵌段共聚物。
2003-07-22 cond-mat.soft
A non-parametric shape optimization approach for solving inverse problems in directed self-assembly of block copolymers
在这项工作中，我们考虑的逆问题，找到引导图案的形状，导致所需的自组装形态的嵌段共聚物熔体。具体而言，我们使用自洽场论建模聚合物自组装，并在非参数设置中导出所需和实际形态之间的失配对引导图案形状中的任意扰动的灵敏度。所获得的灵敏度用于优化的限制图案形状，使得期望的和实际的形态之间的失配最小化。所提出的算法的效率和鲁棒性证明了一些例子模板垂直互连访问。
2021-12-17 cond-mat.soft math.OC
Fluctuation effects in the theory of microphase separation of diblock copolymers in the presence of an electric field
在自洽Hartree近似下，考虑了均匀电场对组成波动的影响，推广了对称二嵌段共聚物熔体中微相分离的Fredrickson-Helfand理论.我们预测，电场抑制成分波动，从而削弱了一级转变。在电场的存在下，有序-无序转变的临界温度向其平均场值移动。在电场的存在下，无序相中的集体结构因子变得各向异性。沿场方向的序参量的波动调制被最强地抑制。后者与有序状态下薄片的平行取向一致。
2007-02-19 cond-mat.soft
