Interface and surface properties of short polymers in solution: Monte Carlo simulations and self-consistent field theory

Macromolecules

Volumn 33, Issue 10, 2000, Pages 3902-3923

  Muller M ^a   MacDowell, L Gonzalez ^b  

^a JOHANNES GUTENBERG UNIVERSITY   (Germany)

^b UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; CONFORMATIONS; FREE ENERGY; MATHEMATICAL MODELS; MOLECULAR STRUCTURE; MONOMERS; MONTE CARLO METHODS; PHASE INTERFACES; SURFACE PROPERTIES; WETTING;

SELF-CONSISTENT FIELD THEORY; YOUNG EQUATION;

POLYMERS;

EID: 0038334143     PISSN: 00249297     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ma991796t     Document Type: Article

References (127)

1. Binder, K. Adv. Polym. Sci. 1999, 38, 1.
2. Jalbert, C.; Koberstein, J.; Hariharan, A.; Kumar, S. K. Macromolecules 1997, 30, 4481.
3. Boltau, M.; Walheim, S.; Mlynek, J.; Krasch, G.; Steiner, U. Nature 1998, 391, 877.
4. Huggins, M. L. J. Chem. Phys. 1941, 9, 440. Flory, P. G. J. Chem. Phys. 1941, 9, 660.
5. Huggins, M. L. J. Chem. Phys. 1941, 9, 440. Flory, P. G. J. Chem. Phys. 1941, 9, 660.
6. Flory, P. J. Principles of Polymer Chemistry; Cornell Univesity Press: Ithaca, NY, 1953.
7. deGennes. P. G. Scaling Concepts in Polymer Physics; Cornell Univesity Press: Ithaca, NY, 1979.
8. Duplantier, B. J. Phys. (Fr.) 1982, 43, 991; J. Chem. Phys. 1987, 86, 4233.
9. Duplantier, B. J. Phys. (Fr.) 1982, 43, 991; J. Chem. Phys. 1987, 86, 4233.
10. Wilding, N. B.; Müller, M.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1996, 105, 802.
11. Frauenkron, H.; Grassberger, P. J. Chem. Phys. 1997, 107, 9599.
12. Mackie, A. D.; Panagiotopoulos, A. Z.; Kumar, S. K. J. Chem. Phys. 1995, 102, 1014.
13. Hager, J.; Schäfer, L. Phys. Rev. 1999, E60, 2071.
14. Enders, S.; Wolf, B. A.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1995, 103, 3809.
15. Dobashi, T.; Nakata, M.; Kaneko, M. J. Chem. Phys. 1980, 72, 6685 and 6692.
16. Müller, M. Macromol. Theory Simul. 1999, 8, 343.
17. Müller, M. Macromolecules 1998, 31, 9044.
18. Sanchez, I. C.; Lacombe, R. H. J. Phys. Chem. 1976, 80, 2352.
19. Schweizer, K. S.; Curro, J. G. Adv. Chem. Phys. 1997, 98, 1.
20. Chatterjee, A. P.; Schweizer, K. S. J. Chem. Phys. 1998, 108, 3813.
21. Chatterjee, A. P.; Schweizer, K. S. Macromolecules 1998, 31, 2353.
22. Wertheim, M. S. J. Chem. Phys. 1987, 87, 7323.
23. Johnson, J. K.; Zollweg, J. A.; Gubbins, K. E. Mol. Phys. 1993, 3, 591.
24. Chapman, W. G.; Jackson, G.; Gubbins, K. S. Mol. Phys. 1988, 65, 1057.
25. Stell, G.; Zhou, Y. J. Chem. Phys. 1989, 91, 3618.
26. Stell, G.; Zhou, Y. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1504 and 1507.
27. MacDowell, L. G.; Vega, C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5670.
28. Kierlik, E.; Rosinberg, M. L. J. Chem. Phys. 1992, 97, 9222; 1993, 99, 3950.
29. Kierlik, E.; Rosinberg, M. L. J. Chem. Phys. 1992, 97, 9222; 1993, 99, 3950.
30. Kierlik, E.; Rosinberg, M. L. J. Chem. Phys. 1993, 100, 1716.
31. Sen, S.; Cohen, J. M.; McCoy, J. D.; Curro, J. G. J. Chem. Phys. 1994, 101, 9010; 102, 3431.
32. Sen, S.; Cohen, J. M.; McCoy, J. D.; Curro, J. G. J. Chem. Phys. 1994, 101, 9010; 102, 3431.
33. Nath, S. K.; McCoy, J. D.; Donley, J. P.; Curro, J. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 1635.
34. Donley, J. P.; Rajasekaran, J. J.; McCoy, J. D.; Curro, J. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5061.
35. Woodward, C. E. J. Chem. Phys. 1991, 94, 3183.
36. Woodward, C. E. J. Chem. Phys. 1992, 97, 695.
37. Woodward, C. E.; Yethiraj, A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 3181.
38. Yethiraj, A.; Woodward, C. E. J. Chem. Phys. 1995, 102, 5499.
39. Yethiraj, A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 3269.
40. McMullen, W. E.; Freed, K. F. J. Chem. Phys. 1990, 92, 1413.
41. Yethiraj, A.; Hall, C. K. J. Chem. Phys. 1991, 95, 3749.
42. Schmid, F. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9191.
43. Chandler, D.; McCoy, J. D.; Singer, S. J. J. Chem. Phys. 1986, 85, 5971.
44. Nath, S. K.; McCoy, J. D.; Curro, J. G.; Saunders: R. S. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1950. Nath, S. K.; Nealy, P. F.; dePablo, J. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 7483.
45. Nath, S. K.; McCoy, J. D.; Curro, J. G.; Saunders: R. S. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1950. Nath, S. K.; Nealy, P. F.; dePablo, J. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 7483.
46. Cahn, J. W.; Hilliard, J. E. J. Chem. Phys. 1958, 28, 258.
47. MacDowell, L. G.; Müller, M.; Vega, C.; Binder, K. J. Chem. Phys. 2000, in press.
48. Kremer, K.; Grest, G. S. J. Chem. Phys. 1990, 92, 5057.
49. Bennemann, C.; Paul, W.; Binder, K.; Dünweg, B. Phys. Rev. 1988, E 57 843. Bennemann, C.; Paul, W.; Baschnagel, J.; Binder, K. J. Phys. Condens. Matter 1999, 11, 2179.
50. Bennemann, C.; Paul, W.; Binder, K.; Dünweg, B. Phys. Rev. 1988, E 57 843. Bennemann, C.; Paul, W.; Baschnagel, J.; Binder, K. J. Phys. Condens. Matter 1999, 11, 2179.
51. Baschnagel, J.; et al. Adv. Polym. Sci. 2000, 152, 41. Tries, V.; Paul, W.; Baschnagel, K.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1997, 106, 738.
52. Baschnagel, J.; et al. Adv. Polym. Sci. 2000, 152, 41. Tries, V.; Paul, W.; Baschnagel, K.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1997, 106, 738.
53. Pandey, R. B.; Milchev, A.; Binder, K. Macromolecules 1997, 30, 1194.
54. Milchev, A.; Binder, K. Eur. Phys. J. 1998, B3, 477.
55. Alegandre, J.; Tildesley, D. J.; Chapela, G. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4574; Mol. Phys. 1995, 85, 7726.
56. Alegandre, J.; Tildesley, D. J.; Chapela, G. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4574; Mol. Phys. 1995, 85, 7726.
57. Irving, J. H.; Kirkwood, J. G. J. Chem. Phys. 1950, 18, 817.
58. Nijmeijer, M. J. P.; Bakker, A. F.; Bruin, C.; Sikkenk, J. H. J. Chem. Phys. 1988, 89, 3789.
59. Siepmann, J. I. Mol. Phys. 1990, 70, 1145.
60. Frenkel, D.; Mooij, G. C. A. M.; Smit, B. J. Phys. Condens. Matter 1992, 3, 3053.
61. Laso, M.; dePablo, J. J.; Suter, U. W. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2817.
62. Borgs, C.; Kotecky, R. J. Stat. Phys. 1990, 60, 79; Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 1734.
63. Borgs, C.; Kotecky, R. J. Stat. Phys. 1990, 60, 79; Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 1734.
64. Müller, M.; Wilding, N. B. Phys. Rev. 1994, E 57, 2079. Müller, M.; Binder, K. Comput. Phys. Commun. 1994, 84, 173.
65. Müller, M.; Wilding, N. B. Phys. Rev. 1994, E 57, 2079. Müller, M.; Binder, K. Comput. Phys. Commun. 1994, 84, 173.
66. Binder, K. Phys. Rev. 1992, A 25, 1699.
67. Berg, B. A.; Neuhaus, T. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 9. Berg, B. A.; Hansmann, U.; Neuhaus, T. Z. Phys. 1993, B90, 229.
68. Berg, B. A.; Neuhaus, T. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 9. Berg, B. A.; Hansmann, U.; Neuhaus, T. Z. Phys. 1993, B90, 229.
69. Ferrenberg, A. M.; Swendson, R. H. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 2635; 1989, 63, 1195.
70. Ferrenberg, A. M.; Swendson, R. H. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 2635; 1989, 63, 1195.
71. Wang, J. S.; Tay, T. K.; Swendson R. H. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 486.
72. Müller, M.; Binder, K. Macromolecules 1998, 31, 8323.
73. Adams, P.; Henderson, J. R. Mol. Phys. 1991, 73, 1383. vanSwol, F.; Henderson, J. R. Phys. Rev. 1991, A 43, 2932.
74. Adams, P.; Henderson, J. R. Mol. Phys. 1991, 73, 1383. vanSwol, F.; Henderson, J. R. Phys. Rev. 1991, A 43, 2932.
75. DiMeglio, J. M.; Ober, R.; Paz, L.; Taupin, C.; Pincus, P.; Boileau, S. J. Phys. (Fr.) 1983, 44, 1035.
76. Vrij, A. J. Polym. Sci. 1963, A2, 1919.
77. Lifshitz, I. M.; Grosberg, A. Y.; Kohklov, A. R. Rev. Mod. Phys. 1978, 50, 683.
78. deGennes, P. G. Macromolecules 1981, 14, 1637. Eisenriegler, E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 1052.
79. deGennes, P. G. Macromolecules 1981, 14, 1637. Eisenriegler, E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 1052.
80. w = 0.
81. Young, T. Philos. Trans. R. Soc. London 1805, 57, 827.
82. Curtin, W. A.; Ashcroft, N. W. Phys. Rev. 1985, A 32, 2909; Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 2775.
83. Curtin, W. A.; Ashcroft, N. W. Phys. Rev. 1985, A 32, 2909; Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 2775.
84. Helfand, E.; Tagami, Y. J. Chem. Phys. 1972, 56, 3592. Helfand, E. J. Chem. Phys. 1975, 62, 999.
85. Helfand, E.; Tagami, Y. J. Chem. Phys. 1972, 56, 3592. Helfand, E. J. Chem. Phys. 1975, 62, 999.
86. Noolandi, J.; Hong, K. M. Macromolecules 1981, 14, 727; 1982, 15, 483.
87. Noolandi, J.; Hong, K. M. Macromolecules 1981, 14, 727; 1982, 15, 483.
88. Shull, K. R. Macromolecules 1993, 26, 2346.
89. Scheutjens, J. M. H. M.; Fleer, G. J. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1619; 1979, 84, 178; Macromolecules 1985, 18, 1882.
90. Scheutjens, J. M. H. M.; Fleer, G. J. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1619; 1979, 84, 178; Macromolecules 1985, 18, 1882.
91. Scheutjens, J. M. H. M.; Fleer, G. J. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1619; 1979, 84, 178; Macromolecules 1985, 18, 1882.
92. Matsen, M. W.; Schick, M. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 4225.
93. Schmid, F. J. Phys. Condens. Matter 1998, 10, 8105.
94. Szleifer, I.; Ben-Shaul, A.; Gelbhart, W. M. J. Chem. Phys. 1961, 85, 5345; 1987, 86, 7094.
95. Szleifer, I.; Ben-Shaul, A.; Gelbhart, W. M. J. Chem. Phys. 1961, 85, 5345; 1987, 86, 7094.
96. Szleifer, I. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1997, Z, 416. Szleifer, I.; Carignano, M. A. Adv. Chem. Phys. 1996, 94, 742.
97. Szleifer, I. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 1997, Z, 416. Szleifer, I.; Carignano, M. A. Adv. Chem. Phys. 1996, 94, 742.
98. Müller, M.; Schick, M. Macromolecules 1996, 29, 8900.
99. Müller, M.; Schick, M. Phys. Rev. E 1998, 57, 6973.
100. Müller, M.; Werner, A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 10764.
101. Widom, B. Science 1967, 375, 157.
102. Weeks, J. D.; Katsov, K.; Vollmayr, K. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 4400; Weeks, J. D.; Vollmayr, K.; Katsov, K. Physica 1997, A 244, 461.
103. Weeks, J. D.; Katsov, K.; Vollmayr, K. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 4400; Weeks, J. D.; Vollmayr, K.; Katsov, K. Physica 1997, A 244, 461.
104. Werner, A.; Schmid, F.; Müller, M.; Binder, K. Phys. Rev. 1999, E 59, 728.
105. Zhao, W.; Zhao, X.; Rafailivich, M. H.; Sokolov, J.; Composto, R. S.; Smith, S. D.; Satkowski, M.; Russel, T. P.; Dozier, W. D.; Mansfeld, T. Macromolecules i1993, 26, 561.
106. Plischke, M.; Henderson, D. J. Chem. Phys. 1986, 84, 2846.
107. Bitsanis, I.; Hadziioannou, G. J. Chem. Phys. 1990, 92, 3827.
108. Baschnagel, J.; Binder, K. Macromolecules 1995, 28, 6808.
109. Buff, F. P.; Lovett, P. A.; Stillinger, F. H. Phys. Rev. Lett. 1965, 15, 621. Weeks, J. D. J. Chem. Phys. 1977, 67, 3106. Bedeaux, D.; Weeks, J. D. Ibid. 1985, 82, 972.
110. Buff, F. P.; Lovett, P. A.; Stillinger, F. H. Phys. Rev. Lett. 1965, 15, 621. Weeks, J. D. J. Chem. Phys. 1977, 67, 3106. Bedeaux, D.; Weeks, J. D. Ibid. 1985, 82, 972.
111. Buff, F. P.; Lovett, P. A.; Stillinger, F. H. Phys. Rev. Lett. 1965, 15, 621. Weeks, J. D. J. Chem. Phys. 1977, 67, 3106. Bedeaux, D.; Weeks, J. D. Ibid. 1985, 82, 972.
112. Müller, M.; Schick, M. J. Chem. Phys. 1996, 105, 8885 and 8282.
113. Mecke, K.; Dietrich, S. Phys. Rev. 1999, E 59, 6766.
114. Wang, S.; Tolan, M.; Seeck, O. H.; Sinha, S. K.; Bahr, O.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 564. Tolan, M.; Seeck, O. H.; Schlomka, J.-P.; Press, W.; Wang, S.; Sinha, S. K.; Li, Z.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2731. See also: Tolan, M. X-ray Scattering from Soft-Matter Thin Films; Springer Tracts in Modern Physics; Springer: Berlin, 1999; Vol. 148.
115. Wang, S.; Tolan, M.; Seeck, O. H.; Sinha, S. K.; Bahr, O.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 564. Tolan, M.; Seeck, O. H.; Schlomka, J.-P.; Press, W.; Wang, S.; Sinha, S. K.; Li, Z.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2731. See also: Tolan, M. X-ray Scattering from Soft-Matter Thin Films; Springer Tracts in Modern Physics; Springer: Berlin, 1999; Vol. 148.
116. Wang, S.; Tolan, M.; Seeck, O. H.; Sinha, S. K.; Bahr, O.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 564. Tolan, M.; Seeck, O. H.; Schlomka, J.-P.; Press, W.; Wang, S.; Sinha, S. K.; Li, Z.; Rafailovich, M. H.; Sokolov, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2731. See also: Tolan, M. X-ray Scattering from Soft-Matter Thin Films; Springer Tracts in Modern Physics; Springer: Berlin, 1999; Vol. 148.
117. Sanyal, M. K.; Sinha, S. K.; Huang, K. G.; Ocko, B. M. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 628.
118. Tidswll, I. M.; Rabedeau, T. A.; Reshan, P. S.; Kosowski, S. D. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 2108.
119. 2〉 ≈ 0.2(φ). Using an integral criterion to locate the local interface position in such a small subvolume results in a fluctuation in the position of the order 1.8σ due to bulklike fluctuations. This is comparable to the contribution of capillary waves on the whole lateral extension. Any local criterion (like a crossing criterion) applied to the profile in the subcolum also fails, because the 24 monomers which are located on average in each subcolumn do not yield a smooth instantaneous profile.
120. Werner, A.; Schmid, F.; Müller, M.; Binder, K. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8175.
121. Schick, M. Les Houches lectures on "Liquids at Interfaces"; Elsevier Science Publishers B. V.: Amsterdam, 1990. Dietrich, S. In Phase Transitions and Critical Phenomena; Domb, C., Lebowitz, J. L., Eds.; Academic Press: New York, 1988; Vol 14.
122. Schick, M. Les Houches lectures on "Liquids at Interfaces"; Elsevier Science Publishers B. V.: Amsterdam, 1990. Dietrich, S. In Phase Transitions and Critical Phenomena; Domb, C., Lebowitz, J. L., Eds.; Academic Press: New York, 1988; Vol 14.
123. Cahn, J. W. J. Chem. Phys. 1977, 66, 3667.
124. Bruin, S.; Nijmeijer, M. J. P.; Crevecoeur, R. M. J. Chem. Phys. 1995, 102, 7622.
125. Hauge, E. H.; Schick, M. Phys. Rev. 1983, B 27, 4288.
126. Binder, K. Phys. Rev. Lett. 1981, 47, 693.
127. Wilding, N. B. Phys. Rev. 1995, E52, 602.