폴리머 브러시에 나노입자 삽입 및 이합체화

분자 동역학 시뮬레이션을 통해 나노입자(NPs)의 크기, 폴리머와의 상호작용 강도, 폴리머 접합 밀도, 폴리머 사슬 길이에 따라 폴리머 브러시에 구형 나노입자를 삽입하는 과정을 체계적으로 조사합니다. NPs와 폴리머 간의 매력적인 상호작용의 경우, 브러시 내 NPs의 침투 깊이는 유리한 폴리머-NP 상호작용으로 인한 엔탈피 이득과 NP의 부피에 의해 이동된 폴리머에서 발생하는 삼투압 간의 경쟁의 결과입니다. 많은 시뮬레이션 결과, NPs의 평균 침투 깊이는 상호작용 강도를 증가시키면 증가하지만, NPs의 직경을 증가시키거나 폴리머 접합 밀도를 증가시키면 감소합니다. NPs가 폴리머 밀도에 미치는 영향은 국소적이지만, 그들의 형태에 미치는 영향은 장거리로 퍼져 NP의 크기보다 큰 길이 척도에서 측면으로 확장됩니다. 이 효과는 사슬의 회전 반경의 수직 성분에서 측면으로 감쇠된 진동의 발생으로 나타납니다. 흥미롭게도, 우리는 상호작용 강도가 충분히 높을 경우, 두 NPs가 폴리머 브러시에서 이합체를 형성한다는 것을 발견했습니다. NPs의 브러시 내 깊이가 얕으면, 이합체는 기판과 평행합니다. 그러나 NPs가 브러시 내 깊으면, 이합체는 기판에 수직이 됩니다. 이러한 결과는 폴리머 브러시가 NPs를 국부화하고 자기 조립하는 도구로 사용될 수 있음을 시사합니다.