聚合物链在图案化狭缝中的吸附行为:斑块尺寸与吸引能调控机制

【字体: 时间:2025年09月10日 来源:Macromolecular Theory and Simulations 1.6

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  本研究通过朗之万动力学模拟,探讨了聚合物链在周期性斑块图案化狭缝中的吸附行为。来自未知机构的研究人员系统分析了斑块尺寸(L)和吸引能(εps)对吸附程度、占据斑块数(pa>)和均方回转半径(2g,xy>)的影响,揭示了单斑块吸附、多斑块吸附等动态转变机制,为表面功能化材料设计提供了理论依据。

  

通过朗之万动力学模拟(Langevin dynamics simulations),研究了聚合物链在由两个周期性吸引方形斑块(斑块尺寸L、周期d、吸引能εps)构成的狭缝中的吸附行为。两表面斑块存在0.5d错位排列。研究发现,吸附程度随L增大而增加,而占据斑块平均数<>pa>和均方回转半径平行分量<>2g,xy>与L呈复杂非线性关系。

研究识别出三种吸附状态:当L > Ls时发生单表面单斑块吸附;L > Lm时形成上下表面多斑块吸附;L > Lc时达到完全吸附状态。在弱εps条件下,中等L时聚合物以单表面单斑块吸附为主,大L时转为多斑块吸附;强εps则促使小L时即发生多斑块吸附,随L增大反而转向单斑块吸附。

吸附程度随εps增大单调递增至饱和,<>pa>则先增后减最终稳定,<>2g,xy>呈现先降后升再趋于稳定的振荡变化。这些发现揭示了斑块几何参数与相互作用强度对聚合物吸附行为的协同调控机制。

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