ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Самоорганизация блочных сополимеров является простым и относительно дешевым способом получения структурированных функциональных наноматериалов, например, объемного гетероперехода в пленках сополимеров для органической электроники. Основная цель данного исследования - построить полную фазовую диаграмму для расплава гибко-жесткоцепных сополимеров в тонкой пленке. В данной проблеме мы рассматриваем несколько задач: построить мезоскопическую модель, которая может описывать все возможные морфологии в тонких пленках гибко-жесткоцепных сополимеров в реальных системах; изучить морфологии полученных фаз; определить параметры точек перехода; сравнить модельные системы с различными параметрами взаимодействий; выявить роль жесткости; изучить изменение фазовой диаграммы при изменении параметров таких как жесткость блоков цепи, длина цепи, величина объемных взаимодействий и т.п. Мы будем использовать современные методы компьютерного моделирования для построения фазовых диаграмм, такие как метод стохастического приближения Монте-Карло для расчета функции плотности состояний и комбинированный канонический и микроканонический анализ. Важной частью работы будет дальнейшее развитие этих методов. Итогом работы по данному проекту будет выявление зависимости фазовой диаграммы для расплава гибко-жесткоцепных диблок-сополимеров от вышеперечисленных параметров, а также точный ответ на вопрос об устойчивости псевдо-фаз и о свойствах переходов между ними. Мы сформулируем рекомендации для получения устойчивых фаз для нашей системы. Эти исследования будут способствовать лучшему пониманию влиянию внутрицепной жесткости на молекулярные процессы для нааправленного поиска принципов строения полимерных цепей для самоорганизации оптимальных для органической фотовольтаики морфологий тонких пленок.
Self-organization of block copolymers is a simple and relatively inexpensive way of obtaining structured functional nanomaterials, for example, bulk heterojunction in copolymer films for organic electronics. The main goal of this study is to construct a complete phase diagram for the melt of flexible-rigid-chain copolymers in a thin film. In this problem, we consider several problems: to construct a mesoscopic model that can describe all possible morphologies in thin films of flexible-rigid-chain copolymers in real systems; to study the morphology of the phases obtained; determine the parameters of the transition points; compare model systems with different interaction parameters; to reveal the role of rigidity; to study the change in the phase diagram with changing parameters such as the stiffness of the chain blocks, the length of the chain, the magnitude of the volume interactions, and so on. We will use modern computer simulation techniques to construct phase diagrams, such as the Monte Carlo stochastic approximation method for calculating the density function of states and combined canonical and microcanonical analysis. An important part of the work will be the further development of these methods. The result of this project will be the determination of the dependence of the phase diagram for the melt of flexible-rigid-chain diblock copolymers on the above parameters, as well as the exact answer to the question of the stability of pseudo-phases and the properties of transitions between them. We will formulate recommendations for obtaining stable phases for our system. These studies will contribute to a better understanding of the influence of intrachain stiffness on molecular processes for a directed search for the principles of the structure of polymer chains for the self-organization of optimal morphologies for organic photovoltaics of thin films.
В ходе работы над проектом планируется получить следующие научные результаты: 1. Построить модель, учитывающую гидрофобные и гиброфильные взаимодействия и внутрицепную жесткость и способную воспроизводить все возможные типы морфологий на мезомасштабах в тонких пленках гибко-жесткоцепных диблок-сополимеров. 2. Построить полные фазовые диаграммы для расплавов гибко-жесткоцепных диблок- сополимеров длиной 8 и 16 мономерных звеньев. 3. Описать равновесные морфологии в расплавах с одинаковыми и различными объемными взаимодействиями. Определить род переходов между фазами. 4. Выявить влияние жесткости на формирование разных фаз путем сравнения диаграмм состояний с различными объемными взаимодействиям и и с одинаковыми объемными взаимодействиями. 5. Определить области параметров модели, для которых получаются фазовые диаграммы, наиболее интересные с точки зрения возможных приложений, в частности, объемного гетероперехода с оптимальной морфологией. 6. Разработать усовершенствованную методику построения фазовых диаграмм в компьютерном эксперименте, в частности, развить метод комбинированного канонического и микроканонического анализа. Все эти ожидаемые результаты будут являться новыми и оригинальным и (никто раньше таких исследований для гибко-жесткоцепных сополимеров не проводил). Планируется, что эти результаты будут опубликованы в нескольких статьях в высокорейтинговых научных журналах.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Фазовые диаграммы расплавов гибко-жесткоцепных сополимеров в тонких пленках: компьютерное моделирование |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Фазовые диаграммы расплавов гибко-жесткоцепных сополимеров в тонких пленках: компьютерное моделирование |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Фазовые диаграммы расплавов гибко-жесткоцепных сополимеров в тонких пленках: компьютерное моделирование |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".