Nachweis von Universalität in Blockcopolymeren

• Antragsteller: Dr. Jens Glaser
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215350019

Der grundlegende Zugang zur Mikrophasenseparation in Diblockcopolymerschmelzen, die selbstkonsistente Feldtheorie (SCFT), liefert ein Phasendiagramm, das nur von wenigen Parametern abhängt, und welches auf eine Vielfalt von synthetischen Polymeren und Simulationsmodellen übertragbar ist. Eine eingeschränkte Form von Universalität wird von jüngeren Arbeiten in Form einer verallgemeinerten Zustandsgleichung vorhergesagt, die von den Parametern der SCFT und dem invarianten Polymerisationsgrad als einzigem zusätzlichen Parameter abhängt, einem der Kettenlänge proportionalen Maß für den Überlapp der Polymerknäuel. Zwei mikroskopisch unterschiedliche Systeme mit gleichwertigen SCFT-Parametern weisen genau dann äquivalentes Verhalten auf, wenn sie darüber hinaus denselben invarianten Polymerisationsgrad besitzen. Die SCFT erhält man aus der verallgemeinerten Beschreibung im Limes unendlich stark überlappender Polymere wieder. Ich beabsichtige mittels umfassender Rechnersimulationen von aufeinander abgestimmten Modellen für Diblockcopolymere die Tragweite solcher verallgemeinerter Zustandsgleichungen zu überprüfen. Insofern universelles Verhalten tatsächlich nachweisbar ist, wird überprüft, inwieweit dieses mithilfe spezieller Näherungen, einschließlich der ¿renormierten Ein-Schleifen-Näherung¿, beschrieben werden kann. Der Einsatz von Graphikprozessoren (GPUs) als äußerst schnelle Rechenmaschinen wird mit erweiterten Ensemble- und thermodynamischen Integrationsmethoden verbunden um Schmelzen, die aus Ketten hohen Molekulargewichts bestehen, zu simulieren und die Phasenübergangstemperatur exakt zu bestimmen. Ein erfolgreicher Nachweis von Universalität würde einen wichtigen Grund für die Untersuchung vergröberter Modellsysteme liefern und darüber hinaus eine differenziertere Methode zur Datenanalyse bereitstellen, die sich auf die Auswertung von Experimenten übertragen ließe.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. David Morse