展现多晶型现象的最简聚合物晶体模型

几乎所有聚合物晶体都存在多种多晶型变体。即便对于作为“模型”聚合物的聚乙烯（PE），其结构、存在条件以及不同变体之间的转变至今仍未得到充分理解。为分析聚合物晶体中的多晶型现象，我们考虑了一种尽可能简单的聚合物链模型：一条由“联合”原子（替代PE链中的CH2基团）构成的伸展平面锯齿链；属于不同锯齿链的联合原子通过Lennard-Jones势相互作用。对这种锯齿链间相互作用势的分析，使我们能够预测由这类锯齿链构成的聚合物晶体中五种可能的平衡晶格结构。对由柔性锯齿链构成的晶体进行的分子动力学模拟表明，根据模型参数（锯齿链的尺寸和Lennard-Jones势的平衡距离）的不同，在低温块体状态下，这些晶格中有一到三种是稳定的。我们确定了使现有稳定晶格与真实PE和直链烷烃中观察到的晶格相似的模型参数。三斜晶格具有最低的势能，其次是单斜晶格，而正交晶格能量最高，这与全原子（含氢）分子动力学模型的结果完全一致。