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聚电解质,这一系列特殊的高分子聚合物,在生命科学和工业中都有着广泛的应用,因而受到广泛的关注。但是,在理论上对聚电解质柔性链进行描述是非常困难的,由于长程的静电相互作用的存在,现有的用来描述不带电聚合物链的理论并不适应于聚电解质体系,所以计算机模拟成为研究这种体系不可或缺的方法。在众多的研究中,蒙特卡罗模拟被证明是一种研究聚电解质体系相行为的有效方法。本论文采用——Wang-landau算法Monte Carlo方法,对聚电解质体系进行了研究,并且使用改进的Ewald求和方法计算体系库伦能。
在论文的第二章中,对Wang-landau算法和Ewald求和的背景及其推导过程进行了介绍,并将其应用于一个简单的单链晶格模型中,进而将所得结果与文献进行了比较。
第三章中,使用上述方法研究了聚电解质多链体系在溶液中的自组装行为。发现聚电解质链一般先会有一个拉伸的过程,接着随着温度的降低会以不同的速率塌缩,然后链会不断吸附反离子,使其有效电荷减少。进而不同链的质心间的距离开始减小并最终塌缩在一起。
第四章中,对单链双嵌段聚电解质体系在溶液中的自组装行为进行了研究。发现含有带电嵌段可以使聚电解质链随温度的降低构型更为舒展,而且在低温时的结构更为有序;带电嵌段体积分数的增加使得体系端端距随温度的降低变化更大。