The influence of the macromolecular architecture on adsorption of polymer chains on a solid surface

Computer simulations of a simple model of adsorbed polymer chains were performed with the dynamic Monte Carlo method. The coarse grained chain representation was used and model macromolecules were confined to vertices of a simple cubic lattice. The chains were modeled with excluded volume only, i.e. at good solvent conditions. The polymers interacted with an impenetrable surface via an attractive potential, which was varied to cover both weak and strong adsorption regimes. Three different chain architectures were studied: linear and star-branched with three and four arms. It was found that size of chains obeys the scaling law with exponential characteristics for two- and three-dimensions for the weak and strong adsorption regime respectively. The transition temperatures between these regimes were also determined. The structure of adsorbed polymers was found similar for all architectures especially for the case of strong adsorption.

---

Za pomocą symulacji komputerowej metodą Monte Carlo (wykorzystano algorytm Yerdiera-Stockmayera) przeprowadzono badania właściwości zaadsorbowanych łańcuchów polimerowych. Makrocząsteczki modelowano korzystając z uproszczonych modeli, w których rzeczywisty nieprzecinający się łańcuch był przybliżony sekwencją jednakowych segmentów. Założono, że modelowe łańcuchy tworzą pseudo-krystaliczną sieć regularną. Polimery umieszczono w szczelinie, której ściany oddziałują potencjałem przyciągającym na segmenty łańcucha. Zbadano trzy modele makrocząsteczek o różnej architekturze wewnętrznej: łańcuchy liniowe oraz gwiaździście rozgałęzione zawierające 3 lub 4 ramiona. Zbadano wpływ podstawowych parametrów układu na strukturę zaadsorbowanych łańcuchów. Wykazano, że łańcuchy w temperaturach wyższych (słaba adsorpcja) skalują się jak trójwymiarowe, a w niższych (silna adsorpcja) jak dwuwymiarowe, i to niezależnie od architektury łańcucha. Wyznaczono parametry przejścia słaba adsorpcja → silna adsorpcja oraz pokazano, że zwłaszcza w przypadku silnej adsorpcji, struktura zaadsorbowanej warstwy polimerowej słabo zależy od architektury łańcucha.