吸附在吸引表面上的聚合物链的力致脱附——理论与计算机实验

我们考虑一条自回避聚合物链的性质，该链吸附在一个固体吸引基底上，其一端受到拉力。在巨正则系综 (GCE) 框架内处理此类链的构象性质及其相行为。我们推导了拉力作用下吸附链的环、列和尾的平均尺寸的理论表达式，以及描述其概率分布函数的普适指数。理论分析的一个核心结果是推导了表征临界点聚合物吸附的交叉指数 $\phi$ 的表达式，$\phi = \alpha -1$，该式将 $\phi$ 的精确值与描述聚合物环统计的指数 $\alpha$ 联系起来。我们证明 $1-\gamma_{11} < \alpha < 1 + \nu$，这取决于吸附聚合物中单个环与相邻环相互作用的可能性。普适表面环指数 $\gamma_{11} \approx -0.39$，Flory 指数 $\nu \approx 0.59$。我们给出了拉力作用下聚合物链的吸附-脱附相图，并证明相关的相变变为一级相变，而在没有外力的情况下，已知其为连续相变。该转变的性质是二分性的，即不同相态不能共存。这些新颖的理论预测通过广泛的蒙特卡洛模拟得到了验证。