| Περίληψη: | Η μεσόμορφη κατάσταση είναι μια ενδιάμεση κατάστασή της ύλης μεταξύ στερεής και υγρής φάσης και περιλαμβάνει δύο μεγάλες κατηγορίες, την υγροκρυσταλλική και την περιστροφική φάση, στις οποίες παρατηρούνται ιεραρχημένες δομές υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Ανάλογη συμπεριφορά εμφανίζουν και τα ημιφθοριωμένα αλκάνια κατά το σχηματισμό κρυστάλλων σε στοιβάδες (λαμέλες) με μικρή ή μεγάλη τάξη στη μεσοφάση τους τα οποία έχουν μοριακό τύπο CmF2m+1CnH2n+1 και χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Ένα από αυτά τα αλκάνια είναι το F(CF2)12(CH2)12H ή αλλιώς F12H12, ένα γραμμικό δισυσταδικό μόριο για το οποίο έχει παρατηρηθεί ότι μεταπίπτει από μία μεσοφάση με δομή διστρωματικής λαμέλας σε μεσοφάση μικρότερης τάξης και δομής μονομοριακής λαμέλας καθώς η θερμοκρασία αυξάνει.
Στη παρούσα εργασία, με τον ανασχεδιασμό ενός ατομιστικού αλγορίθμου Monte Carlo (MC) μελετήθηκε η μεσόμορφη κατάσταση του F12H12 και συγκεκριμένα στόχος ήταν η πρόβλεψη της αυτό-οργάνωσης του συστήματος στον κύριο όγκο (bulk system) και στην ενδιάμεση κατάστασή του. Όμως για να καταστεί εφικτή αυτή η μελέτη, ήταν αναγκαία η εύρεση από την διεθνή βιβλιογραφία ενός μοριακού μοντέλου, το οποίο θα μπορούσε να προβλέψει με την καλύτερη δυνατή ακρίβεια τις ιδιότητές του υπό μελέτη συστήματος. Προς την κατεύθυνση αυτή, δοκιμάστηκαν τρία μοριακά μοντέλα με διαφορετικές παραμέτρους αλληλεπίδρασης των ατομιστικών μονάδων του μορίου.
Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων Monte Carlo δεν ήταν τα αναμενόμενα, σύμφωνα με τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα. Η ιδέα της εφαρμογή της μεθόδου μοριακής δυναμικής για τη μελέτη της μεσόμορφης κατάστασης των F12H12 κρίθηκε απαραίτητη για την εξισορρόπηση του συστήματος σε εύλογο χρονικό υπολογιστικό διάστημα, αλλά και για τη χρήση της ως εργαλείο ελέγχου της αξιοπιστίας του αλγορίθμου MC και των μοριακών μοντέλων. Από τα αποτελέσματα προσομοιώσεων MD εξακριβώθηκε η ορθότητα του αλγορίθμου MC και προέκυψε το συμπέρασμα ότι τα εξεταζόμενα μοριακά μοντέλα αδυνατούν να προβλέψουν με ακρίβεια και επιτυχία τα πειραματικά δεδομένα, καθώς τουλάχιστον τα δύο από αυτά εντοπίζουν τη μετάβαση φάσης από την ισοτροπική στην μεσόμορφη κατάσταση μικρότερης τάξης σε διαφορετικές συνθήκες (μικρότερη θερμοκρασία, μεγαλύτερη πυκνότητα) από αυτές των πειραματικά μετρούμενων. Σε αυτές τις συνθήκες εφαρμόστηκε και η μέθοδος προσομοίωσης Monte Carlo η οποία δεν είχε την δυνατότητα να εξισορροπήσει το υπό μελέτη σύστημα σε μικρές θερμοκρασίες και να προβλέψει την μετάβαση φάσης. Σε κάθε περίπτωση θα ήταν εξαιρετικά ενδιαφέρουσα η περαιτέρω μελέτη του συστήματος F12H12.
|
|---|
