Aggregation kollabierter Copolymer Ketten aus flexiblen und semiflexiblen Segmenten: Eine flat-histogram Monte Carlo Simulation

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Paul
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und Theoretische Polymerphysik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409634187

Die Kombination von Flexibilität mit Steifigkeit ist ein mächtiges Designkonzept der Natur und in wachsendem Maße auch der Materialwissenschaften. Während es signifikanten Fortschritt in der Synthese selbstorganisierender, formstabiler Makromoleküle gegeben hat, befindet das statistisch-mechanische Verständnis dieser Aggregationsprozesse noch in seinen Kinderschuhen. Im Rahmen dieses Projektes untersuchen wir die Thermodynamik und das Phasenverhalten polymerer Systeme mit flexiblen und steifenKomponenten unter besonderer Betonung von Strategien, die zum Design hierarchisch strukturierter Materialien eingesetzt werden können. Das Phasenverhalten wird mit fortgeschrittenen Monte Carlo Methoden wie z.B. der Stochastischen Approximations Monte Carlo Methode (einer neueren Verallgemeinerung der Wang-Landau Methode) untersucht, zusammen mit einer kombinierten kanonischen/mikrokanonischen sowie topologischen Analyse. In einem früheren gemeinsamen Projekt haben wir das Einzelkettenverhalten solcher Modelle untersucht, während in diesem Projekt Studien zumAggregationsverhalten einiger flexibler-semiflexibler Copolymere in einer verdünnten Lösung durchgeführt werden sollen. Unser Ziel ist die Identifikation von Einzelkettenmorphologien, die zu einer formstabilen Aggregation in der Lage sind und damit ein rationales Design aggregierter (supra-molekularer) Strukturen ermöglichen. Wir möchten auch herausfinden, zu welchem Grad so eine Aggregation ohne die Präsenz spezifischer Wechselwirkungen (wie z.B. Wasserstoffbrückenbindungen) stabil ist, die solche Strukturen in Biopolymeren stabilisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Viktor A. Ivanov