В эксперименте используется цепь из N звеньев, состоящая из мономеров типа Н и Р (N = NН +NР), которые занимают ячейки в кубической решётке. Молекулы растворителя представлены как вакантные ячейки. Для моделирования используется стандартная модель с флуктуирующими связями. В этой модели считается, что каждое мономерное звено цепи занимает восемь соседних ячеек кубической решётки и длина связи может флуктуировать от 2 до Ö10. Каждая конфигурация цепи характеризуется определённой энергией короткодействующих взаимодействий U, которые определяются следующим образом. Во-первых, эффект исключённого объёма заключается в том, что если два мономерных звена занимают одну и ту же ячейку, то потенциальная энергия приравнивается бесконечности. Во-вторых, пусть nab - это общее число контактов между ближайшими соседними звеньями Н и Р или между мономерными звеньями и частицами растворителя S. Таким образом, U = åabeabnab , где eab - соответствующий энергетический параметр. Ясно такими параметрами, определяющие глобулярную организацию являются eРР, eНН, eРS, eНS, eНР. . В этой модели eРР = eНР = 0, также eРS < 0, eНS > 0, eНН < 0. Параметры eНН и eНS описывают гидрофобные взаимодействия между неполярными звеньями В и частицами полярного растворителя. Поэтому eBBnBB + eBSnBS – вклад гидрофобных взаимодействий в общую энергию системы. Таким образом общая энергия системы U = eBBnBB + eBSnBS + eASnAS. Так как физическая природа взаимодействий сходна, то |eРS| = |eНS| = |eНН|. Однако интенсивность этих взаимодействий различна. Это обусловлено тем, что максимальное число Н-Н контактов между соседними мономерами равно 26, в то время как максимальное число контактов между Н и Р звеньями с вакантными ячейками растворителя S равно 98. Поэтому вводим нормализующий фактор равный 26/98. В конце концов считали, eРS = -1, eНS = 1, eНН = -1 и определяли температуру как главный параметр системы. Время t выражено в шагах Монте Карло на мономерное звено.
Расмотрим следующие три модели цепи сополимера.
1. Соответствующая схема получения белковоподобных сополимеров включает следующие шаги. Берётся полимерный клубок и вводятся сильные взаимодействия между всеми звеньями цепи, в результате чего образуется гомополимерная глобула. Температура Т =1. NР = N/2 звеньям, которые имеют максимальное число контактов с частицами растворителя, приписывается индекс Р (гидрофильные). Остальным NН =N/2 звеньям, которые формируют ядро, приписывается индекс В (гидрофобные). Полученную первичную структуру можно охарактеризовать средними длинами непрерывных гидрофильных и гидрофобных участков (LР и LН) , а также специфическим распределением Р и Н звеньев вдоль цепи. Для получения гетерополимерной глобулы при данной температуре требуется (2-3)´106 шагов Монте Карло, после чего в течении 4´106 шагов рассчитываются средние характеристики. Такая схема дизайна многократно повторяется.
В эксперименте главный параметр – средняя длина Н блоков (L).
2. Цепь со случайным распределением Р и Н звеньев вдоль цепи характеризуется как случайная. В этом случае NР = NН и LР = LН = 2. Начальное конфигурация системы – гомополимерная глобула, которая при данной температуре приходит к равновесию после (2-3)´106 шагов Монте Карло.
3. Первичная структура случайно блочного сополимера характеризуется Пуасоновским распределением f(x) = e-l/x!, (x =0, 1, ., l > 0), где l = L. Также NР = NН = N/2. Начальное состояние системы – гомополимерная глобула. После наступления равновесия в течении 4´106 шагов рассчитывались характеристики системы.
Все результаты представлены для достаточно длинной цепи, состоящая из Т = 512 звеньев. Таким образом, для гетерополимера NН = NР = 256.
Концентрация растворов.
Цель работы - приобретение
навыков приготовления растворов различной концентрации из сухой соли или более
концентрированного раствора.
Приведем
несколько примеров расчета по теме "Концент ...
Окись этилена
Окись
этилена является одним из наиболее крупнотоннажных продуктов органического
синтеза, получаемых на основе этилена. Производные окиси этилена (гликоли и их
эфиры, этаноламины, поверхнос ...