结晶驱动嵌段共聚物纤维生长的蒙特卡洛模拟

• 作 者: 舒蓉芳
• 机 构: 南京大学
• 出 处: 南京大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 嵌段共聚物 结晶驱动 纤维状晶体 蒙特卡洛模拟

两嵌段共聚物的纤维状晶体生长在纳米自组装技术和神经退行性疾病的研究中都是一个重要的基础问题。基于对均聚物晶体生长研究的经验,我们用动态蒙特卡洛模拟方法去研究两嵌段共聚物结晶驱动的带结晶核的纤维状胶束的生长。为了更好地研究和理解这个问题,我们设置了两种模拟环境：恒浓模式和恒量模式。恒浓体系是指通过向溶液中持续添加高分子来维持溶液中高分子浓度不变的模式,对应于极少数单晶在较大的溶液体系生长,几乎不改变溶液浓度的情形；而恒量体系是指随结晶进行浓度逐渐衰减的模式,对应于大量单晶在有限大小的溶液体系中生长、浓度迅速衰减的情形。首先,通过调节长轴方向结晶驱动力的大小,我们证实了各向异性结晶驱动力是纤维状胶束稳定生长的必要条件。然后,在两种模式中我们都发现在某一临界浓度以下,片晶宽度能保持稳定,并且临界浓度随非晶段长度的减短而降低,说明非晶段对晶体的侧面生长有很强的限制作用。此外,在恒量模型中,纤维状晶体在-X方向上的早期生长能用时间的指数衰减函数很好地拟合。其早期生长速率随浓度的降低而降低的趋势与低浓区域恒浓模式中生长速率对浓度的线性依赖关系一致,这也说明这是一个链内成核控制的机制。这个结果与我们以前对于均聚物在溶液中结晶生长模拟的工作结果也一致。