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1、http://www.chemistrymag.org/cji/2002/045020pc.htm Apr.1,2002 Vol.4No.5P.20CopyrightInfluenceoftheenergyonshapeofgraftedpolymerchainsHuHuijun,HuangJianhua,JiangWenhua,HanShijun(DepartmentofChemistry,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)AbstractTheinfluenceoftheenerg
2、yonshapeofgraftedpolymerchainswithoneendabsorbedbyanimpermeablewallonasimplecubiclattice,wasstudiedwithMonteCarlotechnique.Theresultsshowthatenergyeffectsshapeofgraftedpolymerchains.Wefindthemeansquareradiusofgyrationandthemeansquareend-enddistancebehavesimila
3、rwithrespecttothechainlength.Whenenergydecreases,andincreaseandtheshapeisdeviatedfromsphere.andhaveasimilartendency.Whennislarge,thevaluesofandreachtheminimum:2.75and12.5andkeepthevaluesevenenergychanges.KeywordsPolymerchain,Shape, NRRW, MonteCarlosimulation构象
4、能对高分子尾形链构象性质的影响胡慧俊黄建花蒋文华韩世钧*(浙江大学化学系,杭州310027)2001年12月12日收稿;国家自然科学基金重点项目资助(批准号:20076038)摘要基于简立方格点模型,用MonteCarlo方法研究了高分子单链体系中,构象能对一端吸附在无限大平面的高分子尾形链的形状的影响。高分子链中近邻平行键相对于近邻垂直键具有能量e。结果表明,e越负,均方末端距和均方回转半径也越大,高分子链越偏离球形;反之,均方末端距和均方回转半径越小,高分子链越接近球形。但当链长很大时,比值与与构象能无关,分别为2.75和12
5、.5。关键词高分子链、构象、无规行走、MonteCarlo模拟 在吸附、解吸、胶体稳定性、表面聚合等一系列实际问题中,高分子链构象的变化都是关键因素,受限高分子链的构象性质是高分子科学研究者的重要研究对象之一。近几十年来,在理论上用统计的方法对高分子的构象问题已做了很多研究,MonteCarlo模拟方法在这类问题的研究中已取得了重要成果。[1-8]吴大诚等[9-11]就平面上的接枝高分子链的构象统计问题作了许多的MonteCarlo模拟和解析工作。胡英等人用MonteCarlo方法对两嵌段共聚高分子在固液界面的吸附进行模拟,考
6、察了吸附性链节的对比吸附能和两嵌段共聚高分子中吸附性链节比例对它的影响[12];黄建花等人在受限高分子链末端距及形状等方面进行了大量的研究[13-15]。 高分子链的形状是高分子链的一个重要构象性质。Kuhn[16]指出,尽管对高分子链各种可能形状的空间或时间的平均是球形,但是高分子链的瞬时形状并不是球形。高分子受到限制后,由于某些构象的消失导致其形状发生变化,形状的改变对于高分子链的流动、粘滞及高分子膜的形成都产生较大影响[17,18]。由于与表面吸附的高分子链相关的应用越来越广泛,对高分子链形状的理论研究就显得非常重要[1
7、9]。本文基于简立方格点模型利用MonteCarlo模拟技术以“不能回退无规行走(NRRW)”为限制条件,研究高分子单链体系中构象能对高分子尾形链的形状的影响。1以NRRW为限制条件的格点模型 假定吸附壁为一无限大平面,其Z方向坐标为0。同时假定简立方格点的第一层位于Z=1,第二层位于Z=2,依次类推。链长为n的高分子链由n个等长度的键和n+1个等质量的骨架原子组成,每个骨架原子都落在简立方晶格的格点上。高分子链的第一个骨架原子与吸附壁之间存在很强的吸引作用,因此固定在第一层,坐标设为(0,0,1)。而其余的骨架原子不能穿透该
8、吸附壁,只能处于壁的上方(Z=1,2,…),此时与壁没有相互作用。这样的高分子链称为尾形链。对于简立方格点模型,第二个骨架原子有五种等概率的选择:(1,0,1),(-1,0,1),(0,1,1),(0,-1,1)和(0,0,2)。在链的生长过程中,