Computer simulation of rod-coil block copolymers and tetrapod/polymer mixtures

Abstract

본 논문에서는 로드-코일 블록 공중합체의 상거동을 연구하는데 적절한 대단위 모형을 개발한다. 이 모형에서 로드는 강체 구원기둥으로 표현하고, 코일은 서로 연결된 구들로 나타내며, 구성요소 사이의 상호작용은 국소 밀도에 의해 결정된다. 이러한 모형을 이용하면 위상 공간상의 몬테카를로 샘플링을 효율적으로 할 수 있다. 본 연구에서는 위와 같은 시뮬레이션 방법을 여러가지 계에 적용하였다. 로드로만 이루어진 계와 로드-코일의 혼합물로 이루어진 계 뿐만이 아니라, 로드에 코일을 붙여서 여러가지 모형 매개변수의 역할에 대해 연구한다. 이 모형을 구현하여 로드-코일 블록 공중합체의 전형적인 상 분리 현상 뿐 아니라 물결무늬 라멜라 상태, 퍼콜레이팅 구조와 클러스터 등의 새로운 상도 보일 수 있다. 또한 지그재그 상의 준안정성도 보일 수가 있다. 이 논문에서 가장 중점적인 내용은 사슬의 길이, 로드와 코일 사이의 상호작용 세기에 따른 로드-코일 블록 공중합체의 상분리 현상 변화를 관찰하는 것이다. 그 결과는 본문의 상평형도에 요약되어 있다. 코일의 분율이 증가함에 따라 스멕틱 상의 안정성이 높아지는 현상 역시 설명할 수 있다.

본 논문의 두번째 부분에서는 반도전성 접목 블록 공중합체의 유무에 따른 네발입자의 시뮬레이션 방법을 설명한다. 이들 고분자의 효과는 네발입자 사이의 상호작용에 의해 간접적인 방법으로 결정된다. 아사쿠라-오사와(Asakura-Oosawa) 모형에서 비움 상호작용이 근사적 방법에 의해 표현되지만, 알렉산더 드장(Alexander-de Gennes) 모형을 이용하면 브러쉬 압축에 따른 자유에너지 페널티를 계산할 수 있다. CdSe 네발입자를 사용한 최근의 실험에 따르면 고분자 기질에 접목된 네발입자의 순수한 네발입자에 비해 잘 퍼지는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 고분자 기질 내에서 네발입자가 서로 뭉쳐 있다가 고분자에 접목되면서 뭉치는 현상이 줄어듦을 확인한다. 위와 같은 연구는 부피가 변화하는 계에 대한 시뮬레이션으로 확장할 수 있고, 또한 그 기본 기능들을 보일 수 있다. 본 연구는 복합태양전지를 위한 이상적인 구조를 갖는 물질을 찾기 위한 실험 그룹과의 협력으로 이루어졌다.