Molecular Dynamics Simulations of Polymers and Micelles at Interfaces
Creators: name: Severin, Nikolai
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 1999
Subjects: subject: Molekulardynamik Simulation
subject: Polymer Grenzfläche
subject: Mizellen.
subject: molecular dynamic simulation
subject: polymer interfaces
subject: micelles.
subject: 530 Physik
subject: 29 Physik, Astronomie
subject: UV 7000

description: Molekulardynamik (MD) Simulationen wurden an zwei verschiedenen Systemen durchgeführt: 1. Grenzfläche zwischen Polyethylen und isotaktischem Polypropylen (PE-iPP) und 2. Zylindrische Mizellen, bestehend aus Tetradecyltrimethylammoniumbromid (C14TAB), in wässriger Lösung und an Fest-Flüssig-Grenzflächen. Die allgemeinen Schwierigkeiten bei der Simulation von Grenzflächen kristalliner Polymere wurden diskutiert und eine Methode für solche Simulationen vorgeschlagen. Diese Methode wurde zur epitaxialen Kristallisation von PE auf iPP benutzt. Experimentelle Ergebnisse der epitaxialen Kristallisation konnten durch die Simulation bestätigt werden. Ferner konnte vorhergesagt werden, dass PE bevorzugt auf einer iPP-Oberfläche mit hoher Methylgruppenkonzentration kristallisiert. Ebenso wurde durch die MD Simulation vorhergesagt, dass PE in der Grenzflächenregion von einer orthorhombischen zur monoklinischen Kristallstruktur wechselt. Die Simulationsdauer für die Mizellen betrug einige Nanosekunden. Die Ergebnisse für die Mizellen in wässriger Lösung stehen hierbei in guter Übereinstimmung mit experimentellen Werten. Im Widerspruch zur allgemein üblichen Vorstellung führte die Simulation der Mizellen zur Ausbildung eines Hohlraums in ihrer Mitte sowie zu einer inhomogenen Dichte des hydrophoben Mizellkerns. Dies wurde zum Teil der inhomogenen Verteilung der terminalen Methylgruppen im Mizellkern zugeschrieben. Zylindrische und halbzylindrische Mizellen wurden an den Paraffin/Wasser- und Gold/Wasser-Grenzflächen simuliert.
description: Molecular Dynamic (MD) simulation of two different systems was performed: 1) Polyethylene- isotactic Polypropylene (PE-iPP) interfaces and 2) cylindrical micelles formed by tetradecyl trimethylammonium bromide (C14TAB) molecules in aqueous solution and at solid liquid interfaces. The general difficulties of simulation of polymer crystalline interfaces were discussed and one method was proposed for such simulations. Thise method was used to simulate epitaxial crystallisation of PE on iPP. The experimental results on epitaxial crystallisation were confirmed by MD simulation and in addition epitaxial crystallisation of PE on iPP surface with high dencity of methyl groups was predicted. MD simulation also predicted that PE should change at the interfacial region from the orthorhombic to monoclinic crystalline structure. Several nanoseconds of life of cylindrical micelles were simulated. The simulation results for the micelle in aqueous solution were favourably compared with experimental results. In contradiction to the standard picture of an ionic micelle the simulated micelle formed hole in its centre and the density of the hydrophobic micelle core was inhomogeneous. This effect partially was explained by the inhomogeneous distribution of the terminal methyl groups in the micelle core. Cylindrical and half cylindrical micelles of C14TAB molecules were simulated at the paraffin- and gold-aqueous interfaces.