聚N-异丙基丙烯酰胺水溶液中热力学全原子REMD模拟：具有明确两态行为的模型
化学物理
2018-06-15 v1 软凝聚态物质
摘要
聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一种热响应性聚合物，是大量软智能材料家族的重要基元。在纯水中，其在加热至约305K时发生从溶胀态到塌缩态的相变。这一有趣的聚合物行为已成为大量计算机建模研究的对象，多数采用早期文献提出的原始OPLS力场描述，并观察到定性正确的行为。然而，利用收敛的副本交换分子动力学模拟，我们在PNIPAM 30聚体上证明这一广泛使用的力场无法描述相变热力学。我们发现原因在于聚合物的疏水-极性特征平衡较差。我们开发并测试了三种新力场OPLS1.2x、QM1和QM2，它们均表现出两态行为，并合理复现了实验的下临界溶解温度和相变热力学。QM2表现最佳，建议用于未来PNIPAM研究。最后，通过模拟20、30和40聚体链，考察了聚合物链长对塌缩相变热力学的影响。与实验数据一致，每单体单元的相变焓仅随链长微弱增加。但计算所得相变焓约为实验量热值的若干分之一。
引用
@article{arxiv.1806.05592,
title = {All-atom REMD simulation of poly-N-isopropylacrylamide thermodynamics in water: a model with a distinct 2-state behavior},
author = {Vladimir Palivec and Denis Zadrazil and Jan Heyda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.05592},
year = {2018}
}
备注
19 pages, 6 figures, 4 tables