Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates
Although the calculation of transport properties of complex-shaped particles (Smołuchowski rate constants for diffusion-limited reactions, Stokes friction coefficient, virial coefficients for conductivity, viscosity and other transport properties) is straightforward in principle, the accurate eva...
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
2002
|
| Назва видання: | Condensed Matter Physics |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120598 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates / M.L. Mansfield, J.F. Douglas // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 2(30). — С. 249-274. — Бібліогр.: 73 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120598 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| fulltext |
|
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
English |
| description |
Although the calculation of transport properties of complex-shaped particles
(Smołuchowski rate constants for diffusion-limited reactions, Stokes
friction coefficient, virial coefficients for conductivity, viscosity and other
transport properties) is straightforward in principle, the accurate evaluation
of these quantities for objects of general shape is a problem of classic
difficulty. In the present paper, we illustrate a recently developed numerical
path-integration method to estimate basic transport properties of
representative complex-shaped objects having scientific and technological
interest (i.e., star polymers and diffusion-limited aggregates without excluded
volume interactions). The methodology applies to objects of essentially
arbitrary shape and its validation for special geometries, where exact
results are known, is described in a previous paper. Here we calculate
the electrostatic capacity and electrical polarizability tensor of these model
branched polymers and then exploit exact and approximate electrostatichydrodynamic
property interrelations to estimate the Stokes translational
friction coefficient and the virial coefficients for conductivity and shear viscosity
(intrinsic conductivity and viscosity, respectively). Dimensionless ratios
of these transport properties and equilibrium measures of particle size
(radius of gyration) are considered since these ratios are important experimentally
in determining macromolecular topological structure and universality
class. We also discuss and illustrate the influence of the branching
architecture on the equilibrium charge distribution (“equilibrium measure”)
of these branched polymers where they are treated as conductors. An unexpected
qualitative change in the charge distribution is found with increasing
arm number in star polymers that may have important physical consequences. |
| format |
Article |
| author |
Mansfield, M.L. Douglas, J.F. |
| spellingShingle |
Mansfield, M.L. Douglas, J.F. Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates Condensed Matter Physics |
| author_facet |
Mansfield, M.L. Douglas, J.F. |
| author_sort |
Mansfield, M.L. |
| title |
Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates |
| title_short |
Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates |
| title_full |
Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates |
| title_fullStr |
Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates |
| title_full_unstemmed |
Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates |
| title_sort |
numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-dla aggregates |
| publisher |
Інститут фізики конденсованих систем НАН України |
| publishDate |
2002 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120598 |
| citation_txt |
Numerical path-integration calculation
of transport properties of star polymers
and theta-DLA aggregates / M.L. Mansfield, J.F. Douglas // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 2(30). — С. 249-274. — Бібліогр.: 73 назв. — англ. |
| series |
Condensed Matter Physics |
| work_keys_str_mv |
AT mansfieldml numericalpathintegrationcalculationoftransportpropertiesofstarpolymersandthetadlaaggregates AT douglasjf numericalpathintegrationcalculationoftransportpropertiesofstarpolymersandthetadlaaggregates AT mansfieldml občislennâvlastivosteiperenosuzírkovihpolímerívíobmeženihdifuzíêûtetaagregatívmetodomíntegruvannâzatraêktoríâmi AT douglasjf občislennâvlastivosteiperenosuzírkovihpolímerívíobmeženihdifuzíêûtetaagregatívmetodomíntegruvannâzatraêktoríâmi |
| first_indexed |
2025-12-01T08:11:29Z |
| last_indexed |
2025-12-01T08:11:29Z |
| _version_ |
1850292766619205632 |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1205982025-06-03T16:30:14Z Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates Обчислення властивостей переносу зіркових полімерів і обмежених дифузією тета-агрегатів методом інтегрування за траєкторіями Mansfield, M.L. Douglas, J.F. Although the calculation of transport properties of complex-shaped particles (Smołuchowski rate constants for diffusion-limited reactions, Stokes friction coefficient, virial coefficients for conductivity, viscosity and other transport properties) is straightforward in principle, the accurate evaluation of these quantities for objects of general shape is a problem of classic difficulty. In the present paper, we illustrate a recently developed numerical path-integration method to estimate basic transport properties of representative complex-shaped objects having scientific and technological interest (i.e., star polymers and diffusion-limited aggregates without excluded volume interactions). The methodology applies to objects of essentially arbitrary shape and its validation for special geometries, where exact results are known, is described in a previous paper. Here we calculate the electrostatic capacity and electrical polarizability tensor of these model branched polymers and then exploit exact and approximate electrostatichydrodynamic property interrelations to estimate the Stokes translational friction coefficient and the virial coefficients for conductivity and shear viscosity (intrinsic conductivity and viscosity, respectively). Dimensionless ratios of these transport properties and equilibrium measures of particle size (radius of gyration) are considered since these ratios are important experimentally in determining macromolecular topological structure and universality class. We also discuss and illustrate the influence of the branching architecture on the equilibrium charge distribution (“equilibrium measure”) of these branched polymers where they are treated as conductors. An unexpected qualitative change in the charge distribution is found with increasing arm number in star polymers that may have important physical consequences. Хоча розрахунок властивостей переносу частинок складної форми (сталих швидкості Смолуховського для обмежених дифузією реакцій, коефіцієнтів тертя Стокса, віріальних коефіцієнтів для провідності, в’язкості й інших властивостей переносу) є в принципі безпосереднім, точне обчислення цих величин для об’єктів загальної форми представляє собою класичну за важкістю задачу. У даній роботі ми ілюструємо недавно розвинутий чисельний метод інтегрування за траєкторіями, щоб оцінити основні властивості переносу представлених об’єктів складної форми, які представляють науковий і технологічний інтерес (наприклад, зіркові полімери і обмежені дифузією агрегати без виключених об’ємних взаємодій). Методологія застосовується до об’єктів по суті довільної форми, і її застосовність для певних геометрій, де відомі точні результати, описана в попередній статті. Тут ми обчислюємо електростатичну ємність і тензор електричної поляризованості цих модельних зіркових полімерів, і тоді використовуємо точні і наближені властивості електростатично-гідродинамічних зв’язків, щоб оцінити коефіцієнт трансляційного тертя Стокса і віріальні коефіцієнти для провідності та зсувної в’язкості (внутрішньої провідності та в’язкості відповідно). Розглядаються безмасові відношення цих властивостей переносу і рівноважні масштаби розміру частинок (радіус гірації), оскільки ці відношення важливі у визначенні макромолекулярної топологічної структури та класу універсальності. Ми також обговоримо і проілюструємо вплив гілчастої архітектури на рівноважний розподіл заряду (“рівноважний розмір”) цих розгалужених полімерів, де вони трактуються як провідники. Знайдено неочікувану якісну зміну в роподілі заряду із зростанням кількості гілок у зірковому полімері, що може мати важливі фізичні наслідки. We thank Terence Griffin of the Mathematical and Computational Science Division (Scientific Application and Visualization Group) at the National Institute of Standards and Technology for preparing the images of star and theta-DLA aggregates. 2002 Article Numerical path-integration calculation of transport properties of star polymers and theta-DLA aggregates / M.L. Mansfield, J.F. Douglas // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 2(30). — С. 249-274. — Бібліогр.: 73 назв. — англ. 1607-324X PACS: 05.40.-a, 05.60.Cd, 36.20.-r, 47.11.+j, 66.20.+d, 66.10.Cb, 77.22.-d, 87.15.Vv DOI:10.5488/CMP.5.2.249 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120598 en Condensed Matter Physics application/pdf Інститут фізики конденсованих систем НАН України |