Entropia konformacyjna polimeru w materiałach kompozytowych

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Leszek Smolarek Akademia Morska w Gdyni 2005/2006
Advertisements

WYKŁAD 2 I. WYBRANE ZAGADNIENIA Z KINEMATYKI II. RUCH KRZYWOLINIOWY
Modelowanie i symulacja
Modelowanie i symulacja
Wartość bezwzględna liczby rzeczywistej opracowała: monika kulczak, kl
Z. Gburski, Instytut Fizyki UŚl.
Wykład Zależność pomiędzy energią potencjalną a potencjałem
Ilustracja obliczania całek oznaczonych metodą Monte Carlo
Rozdział XIV - Ubezpieczenia życiowe
Temat: Ruch jednostajny
ATOM WODORU, JONY WODOROPODOBNE; PEŁNY OPIS
Badania operacyjne. Wykład 2
Wykład no 11.
ZLICZANIE cz. II.
Zastosowanie programu SYBYL do wygładzania przybliżonych modeli białkowych SEKWENCJA AMINOKWASOWA MODELOWANIE METODĄ DYNAMIKI MONTE CARLO NA TRÓJWYMIAROWEJ.
Wykład 14 Termodynamika cd..
Termodynamika cd. Wykład 2. Praca w procesie izotermicznego rozprężania gazu doskonałego V Izotermiczne rozprężanie gazu Stan 1 Stan 2 P Idealna izoterma.
Wykład 16 Ruch względny Bąki. – Precesja swobodna i wymuszona
Tablice Informatyka Cele lekcji: Wiadomości: Uczeń potrafi:
Numeryczne obliczanie całki oznaczonej
Wykład 6 Metody Monte Carlo
Wykład 9 Wielki zespół kanoniczny i pozostałe zespoły
OPORNOŚĆ HYDRAULICZNA, CHARAKTERYSTYKA PRZEPŁYWU
Napory na ściany proste i zakrzywione
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
KINEMATYKA MANIPULATORÓW I ROBOTÓW
MECHANIKA NIEBA WYKŁAD r.
Hipoteza cegiełek, k-ramienny bandyta, minimalny problem zwodniczy
POJĘCIE ALGORYTMU Pojęcie algorytmu Etapy rozwiązywania zadań
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
Opracowała: mgr Magdalena Gasińska
Rozważaliśmy w dziedzinie czasu zachowanie się w przedziale czasu od t0 do t obiektu dynamicznego opisywanego równaniem różniczkowym Obiekt u(t) y(t) (1a)
AUTOMATYKA i ROBOTYKA (wykład 5)
II. Matematyczne podstawy MK
MECHANIKA 2 Wykład Nr 11 Praca, moc, energia.
Sterowanie – metody alokacji biegunów
MECHANIKA I WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW
Zasady przywiązywania układów współrzędnych do członów.
Kłębek statystyczny Liczba wiązań skierowanych w prawo
Rozwiązywanie liniowych układów równań metodami iteracyjnymi.
MECHANIKA 2 Wykład Nr 10 MOMENT BEZWŁADNOŚCI.
Dynamika układu punktów materialnych
Projektowanie Inżynierskie
dr hab. inż. Monika Lewandowska
RUCH KULISTY I RUCH OGÓLNY BRYŁY
Podstawy chemii fizycznej
Projektowanie Inżynierskie
Metody numeryczne szukanie pierwiastka metodą bisekcji
Rozwiązywanie układów równań liniowych różnymi metodami
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
Dynamika ruchu płaskiego
Modelowanie odwracalnej reakcji chemicznej w kolumnie adsorpcyjnej Piotr Surdyk.
Mechanika i dynamika molekularna
MECHANIKA NIEBA WYKŁAD r. E r Zagadnienie dwóch ciał I prawo Keplera Potencjał efektywny Potencjał efektywny w łatwy sposób tłumaczy kształty.
Ruch jednowymiarowy Ruch - zmiana położenia jednych ciał względem innych, które nazywamy układem odniesienia. Uwaga: to samo ciało może poruszać się względem.
Wykład Rozwinięcie potencjału znanego rozkładu ładunków na szereg momentów multipolowych w układzie sferycznym Rozwinięcia tego można dokonać stosując.
Projektowanie Inżynierskie
Średnia energia Średnia wartość dowolnej wielkości A wyraża się W przypadku rozkładu kanonicznego, szczególnie zwartą postać ma wzór na średnią wartość.
IFS, IFSP I GRA W CHAOS ZBIORY FRAKTALNE I WYBRANE SPOSOBY ICH GENEROWANIA.
Zarządzanie projektami
Rozkłady statystyk z próby dr Marta Marszałek Zakład Statystyki Stosowanej Instytut Statystyki i Demografii Kolegium.
Wówczas równanie to jest słuszne w granicy, gdy - toru krzywoliniowego nie można dokładnie rozłożyć na skończoną liczbę odcinków prostoliniowych. Praca.
Modele nieliniowe sprowadzane do liniowych
Prowadzący: dr Krzysztof Polko
6. Ruch obrotowy W czystym ruchu obrotowym każdy punkt ciała sztywnego porusza się po okręgu, którego środek leży na osi obrotu (ruch wzdłuż linii prostej.
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
Transformatory w Eksploatacji - Kołobrzeg, IV.2013
Wytrzymałość materiałów
Zarządzanie projektami
UKŁADY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁE
Zapis prezentacji:

Entropia konformacyjna polimeru w materiałach kompozytowych  A. Mańka, W. Nowicki  Wydział Chemii, Uniwersytet im. A Mickiewicza, ul. Grunwaldzka 6, 60-780 Poznań, gwnow@amu.edu.pl K C 1. STRESZCZENIE W pracy przedstawiono nową metodę obliczania entropii konformacyjnej łańcucha modelowanego na sieci o dowolnym wymiarze i liczbie koordynacyjnej – kombinatoryczną metodę MC (cMC). Opracowana metoda polega na wyznaczaniu prawdopodobieństw mikromodyfikacji łańcucha uzyskiwanych przy użyciu metody Metropolis-MC. Prawdopodobieństwo – docelowy węzeł sieci dostępny dla ruchu K jest zajęty – jest określone przez sumę dwóch niezależnych zdarzeń (rys. 3): Rys. 3. Niezależne zablokowanie dla ruchu K – lokalny efekt objętości wyłączonej. Docelowy węzeł dla przesunięcia K znajduje się w sąsiedztwie dwóch segmentów jednocześnie, prawdopodobieństwo, że jest on zajęty jest dane wyrażeniem: 2. METODA cMC 1.1. Efekt struktury łańcucha Jako mikromodyfikację sondującą lokalną entropię konformacyjną łańcucha wybrano przesunięcie K aktualnie wylosowanego segmentu i. Przesunięcie to jest możliwe jedynie w przypadku przedstawionym na rys. 1. Prawdopodobieństwo, że przesunięcie K może być wykonane ze względów strukturalnych dla kłębka niezakłóconego wynosi PS(K)0 i jest w przybliżeniu równe: Rys. 1. Prawdopodobieństwo zdarzenia, że docelowy węzeł sieci będzie zajęty przez lokalny efekt objętości wyłączonej (rys. 3) – wynosi 2*1/, a więc: ( ) 2 1 T P w - + = K E Stąd, eff może być obliczona na podstawie PE(K) ze wzoru: ( ) 4 1 2 ÷ ø ö ç è æ + - = K E eff P w 2-gi człon –wzajemne położenie 1-szy człon –węzły nie blokują ruchu ( ) 3 1 2 4 - = w K S P Rys. 2. Opis równania  dwa prawdopodobieństwa. 1.3. Entropia konformacyjna jako funkcja prawdopodobieństwa wykonania mikro-przesunięcia Ostatecznie entropię konformacyjną łańcucha swobodnego można przedstawić jako funkcję Neff i eff: więc: ( ) ÷ ø ö ç è æ + - = 4 1 2 ln K E S B P N k w eff Dla przesunięcia C prawdopodobieństwo to jest dane równaniem: Przy założeniu, że deformacja (rozciągnięcie) kłębka eliminuje liczbę mikrokonformacji zdolnych do wykonania przesunięcia K równoważną ilości segmentów „wyciągniętych” z kłębka [2], liczba segmentów łańcucha, które ze względu na wzajemne lokalne położenia wnoszą wkład do entropii konformacyjnej łańcucha wynosi: 1.2. Efekt objętości wyłączonej Z uwagi na efekt objętości wyłączonej, próba przesunięcia segmentu może zakończyć się niepowodzeniem. Dla przesunięcia R liczba dostępnych wolnych węzłów sieci jest równa eff [1]. Liczbę tą można powiązać z prawdopodobieństwem PE(R), że mikromodyfikacja R trafi na pusty węzeł sieci równaniem: Dla długich niezakłóconych łańcuchów (przy N) wartość eff wynosi 4.6839066 [3], co pozwala na oszacowanie PE(R). Powyższe równanie jest nieprzydatne w przypadku łańcucha poddanego rozciąganiu, w którym końcowe segmenty są unieruchomione przez ograniczenia geometryczne (PE(R)=0). Pomiędzy prawdopodobieństwami PE(R) i PE(K) istnieje związek, który można wykorzystać do obliczenia eff dla każdej deformacji łańcucha. Porównanie znormalizowanych wyników symulacji Expanded Ensemble MC [4] z wynikami uzyskanymi z cMC. ( ) K S eff P N b L = - 3. SYMULACJE Symulacje konformacji liniowych makrocząsteczek przeprowadzono metodą Metopolis MC na regularnej trójwymiarowej sieci prymitywnej. Modyfikacje konformacji przeprowadzono za pomocą zmodyfikowanego algorytmu Verdiera-Stockmayera. W trakcie symulacji położenia skrajnych segmentów łańcucha odpowiadały zadanej odległości i pozostawały niezmienne. Rozmiary pudła symulacyjnego wynosiły 601b (b – długość segmentu). Uwzględniano także efekt objętości wyłączonej, a energie oddziaływań PP (segment-segment), SP (segment-rozpuszczalnik) i SS (rozpuszczalnik-rozpuszczalnik) przyjęto za równe zero (roztwór atermiczny, =0). 4. ZESTAWIENIE SYMBOLI kB – stała Boltzmanna, L – odległość pomiędzy końcami łańcucha, N – liczba segmentów łańcucha, P – prawdopodobieństwo sukcesu przy próbie przesunięcia segmentu S – entropia konformacyjna łańcucha,  – liczba koordynacyjna sieci. Indeks 0 oznacza wartość parametru dla łańcucha niezakłóconego. Indeks eff oznacza efektywną wartość parametru. R E Prawdopodobieństwo Dla sieci (001) Mikromodyfikacja (R)0 (E)0 (K)0 (C)0 PS 1.000 0.774 0.949 PE 0.936 0.942 0.694 0.254 5. BIBLIOGRAFIA [1] Zhao, D., He, Z., Qian, R.: J. Chem Phys. 104, 1672-1674 (1996). [2] Saeki S.: Polymer, 41, 8331-8338 (2000) [3] A.D. Sokal, Monte Carlo and Molecular Dynamics Simulation in Polymer Science ed. K. Binder, Oxford University Press, New York 1995 [4] Vorontsov-Velyaminov P.N., Ivanov D.A., Ivanov S.D., Broukhno A.V.,Colloids Surfaces. A, 148, 171-177 (1999)