二维半柔性晶格聚合物塌缩相变的模拟

平均场理论和计算机模拟表明，聚合物塌缩相变的性质受其弯曲刚度 $\epsilon_{\rm b}$ 的影响。在二维情形下，最近的一项解析工作证明，只要 $\epsilon_{\rm b}$ 为正，部分定向晶格聚合物的塌缩相变总是属于一级相变 [H. Zhou {\em et al.}, Phys. Rev. Lett. {\bf 97}, 158302 (2006)]。本文采用蒙特卡洛模拟系统研究了弯曲刚度对二维晶格聚合物静态性质的影响。我们获得了零外力下的系统相图。根据 $\epsilon_{\rm b}$ 和温度 $T$ 的不同，聚合物可处于三种相态之一：晶体、无序球体或溶胀线团。晶体 - 球体相变是不连续的，而球体 - 线团相变是连续的。当 $\epsilon_{\rm b}$ 取中等或较高值时，中间球体相消失，聚合物仅发生不连续的晶体 - 线团相变。当施加外力时，外力诱导的塌缩相变可能是连续的或不连续的，这取决于聚合物在零外力下原本处于球体相还是晶体相。模拟结果还展示了聚合物在外力诱导的球体 - 线团相变处有趣的标度行为。