二维聚合物溶液渗透压对溶剂质量的依赖关系

受限在二维平面内，构成稠密单分子层溶液的聚合物链因拓扑相互作用而彼此分离。尽管这种分离在二维（2D）中是固有的，溶液可能依据溶剂质量呈现不同性质。其中，理论与实验均熟知：在半稀 regime，渗透压（$\Pi$）随面积分数（$\phi$）（或单体浓度，$\rho$）呈现依赖于溶剂质量的增大，即良溶剂下 $\Pi\sim \phi^3$，$\Theta$ 溶剂下 $\Pi\sim \phi^8$。渗透压可与链尺寸的 Flory 指数（或相关长度指数）及单体对分布函数相关联；但它们未必给出导致该差异的详细微观图像。为从微观上理解两种不同溶剂条件下聚合物溶液表面压力等温线的差异，我们基于数值模拟研究聚合物溶液的链构型，该模拟半定量地重现了预期的标度行为。值得注意的是，在相同的 $\phi$ 值下，$\Theta$ 溶剂中的聚合物链比良溶剂中的链以更\emph{不均匀}的方式占据表面，平均产生更大且更异质的间隙空隙尺寸，这与 $\Theta$ 溶剂中聚合物具有更大相关长度的事实有关。本研究可视化并定量分析的聚合物构型与间隙空隙，为二维聚合物溶液渗透压依赖溶剂质量的起源提供了微观理解。