Modelování polymerních krystalů - Modeling of polymer crystals

Polymer krystaly mají jiné vlastnosti než jednoduché atomové krystaly. Mají vysoké hustota a objednávka na velkou vzdálenost. Nemají izotropie, a proto mají anizotopickou povahu, což znamená, že se projevují anizotropie a omezený konformační prostor. Stejně jako atomové krystaly mříže, polymerní krystaly také vykazují periodickou strukturu zvanou mříž, která popisuje opakování jednotkové buňky v prostoru. Simulace polymerních krystalů je složitá a není převzata pouze z jednoho stavu, ale z pevný -stát a tekutina -státní fyzika stejně. Polymerní krystaly mají jednotkové buňky, které se skládají z desítek atomů, zatímco samotné molekuly obsahují 104 Do 106 atomy.

Výpočtové metody

Existují dvě metody pro studium polymerních krystalů: 1) optimalizační metody a 2) metody vzorkování. Optimalizační metody mají oproti metodě vzorkování některé výhody, například lokalizaci krystalů ve fázovém prostoru. Metody odběru vzorků obecně nemohou lokalizovat krystaly, a proto není potřeba předpokladů lokalizace. Optimalizační metody zahrnují molekulární mechaniku a mřížkovou dynamiku a metody vzorkování zahrnují Metoda Monte Carlo a molekulární dynamika. Stručná diskuse týkající se těchto metod je následující:

  1. Optimalizační metoda: V této metodě používáme optimalizační techniku ​​a optimalizujeme polymerní krystal. Z tohoto důvodu považujeme za ideální případ, kdy je krystal bez poruch (to je předpoklad). Nyní musíme vyjádřit příslušnou část energetické plochy, kterou lze aproximovat pomocí expanze Taylorovy řady na libovolnou přesnost při malých posunech o místní minimální energetické struktuře. Zde v metodě optimalizace představujeme vlnový vektor a frekvence kmitání termín, protože optimalizace zahrnuje lokalizaci krystalů. Najdeme zde moduly pružné tuhosti, kterými se modelování provádí.
  2. Metoda vzorkování: Neexistuje žádná lokalizace krystalů a tato metoda vzorkování také odstraňuje omezení aproximace mřížky. Existuje mnoho nevýhod této metody: a) Metoda Monte Carlo a metoda molekulární dynamiky musí pro simulaci používat velmi malé polymerní krystaly. Tyto metody simulují, přibližují polymery řádově 103 do 104 s počítači současné generace. Toto je okrajová podmínka a atomy mimo simulační box musí být ve fázi s atomem uvnitř boxu. b) Vzhledem k velké výpočetní zátěži převládají v metodě Monte Carlo a molekulární dynamice jednoduché interatomické modely.

Existuje celá řada metod pro studium polymerních krystalů molekulární simulací. U polymerních krystalů je obzvláště důležité si uvědomit omezení vyplývající buď z předpokladů, na nichž je metoda založena, nebo z robustnosti simulační metody.[1]

Viz také

Reference

  1. ^ M. KOTELYANSKII, D. N. THEODOROU (15. března 2004). „11“. Metoda simulace pro polymer. CRC Press; 1. vydání. p. 900. ISBN  978-0824702472.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)