Rijksuniversiteit Groningen

Monte Carlo methode simuleert gedrag van ringpolymeren

Fysicus Edwin Flikkema deed met de zogenaamde Monte Carlo methode onderzoek naar polymeersystemen. Polymeren zijn grote moleculen die opgebouwd zijn uit kleinere chemische eenheden (monomeren). Bekende synthetische polymeren zijn plastics en kunstvezels. De Monte Carlo methode is een computersimulatiemethode, genoemd naar het casino, vanwege het feit dat de methode veelvuldig gebruik maakt van willekeurige getallen. Daarmee zijn eigenschappen van polymeersystemen te berekenen. Flikkema wijdde zich met name aan ringpolymeren, die een gesloten lus vormen en vanwege die vorm beperktheden heeft die een molecuul met een kop en een staart niet heeft. Ervan uitgaande dat zo'n ring zich niet spontaan opent, is het bijvoorbeeld onmogelijk dat twee ringen die los van elkaar zijn opeens aaneengeschakeld zouden zijn, of dat een ingebouwde knoop ontward wordt. Daarom zullen twee ringen die elkaar dichter naderen elkaar steeds meer hinderen. Dit geeft aanleiding tot een afstotende kracht - resulterend in een verhoging van de osmotische druk - die de promovendus berekende met de Monte Carlo methode. Met de theorie van Szleifer (een combinatie van theorie en simulatie) kon hij bovendien de invloed van de polymeerarchitectuur (gesloten dan wel open ketens) berekenen op het ontmengen van polymeren in oplossing; dat wil zeggen fasescheiding in een fase met relatief veel polymeer en een fase met weinig polymeer. Ook is zo de invloed van stroming op het ontmeng-gedrag te berekenen. Flikkema bestudeerde ook ringpolymeren waaraan zijketens zijn bevestigd (zogenaamde kampolymeren). Wat is de invloed van de zijketens op de vorm van het polymeer? Hij berekende dat hoe langer de zijketens zijn, hoe stijver de ring (de ruggegraat van het molecuul) is en hoe meer die op een cirkel lijkt, alhoewel de perfecte cirkel niet wordt bereikt. Voor een twee-dimensionaal kampolymeer, die bijvoorbeeld platgeslagen is op een oppervlak, blijkt de aantrekking tussen de zijketens te leiden tot een sterk gekromde ruggegraat. Dit kan misschien de spiraalstructuren verklaren die in experimenten worden gezien. /FC

Edwin Flikkema (Haren, 1970) studeerde natuurkunde aan de Rijksuniversiteit Groningen. Zijn promotieonderzoek verrichtte hij er bij de afdeling Polymeerchemie, in de groep Polymeermengsels en Computersimulaties van professor Gerrit ten Brinke. De groep maakt onderdeel uit van de onderzoeksschool MSC (Materials Science Centre). Sinds april 2002 werkt hij als postdoc-onderzoeker aan de Technische Universiteit Delft in de groep Toegepaste Organische Chemie en Katalyse.

Datum en tijd

maandag 24 juni 2002, 16.00 uur

Promovendus

E. Flikkema, tel. (015)278 94 18, fax (015)278 42 89, e-mail: e.flikkema@tnw.tudelft.nl (werk)

Proefschrift

Monte Carlo simulation of polymer systems with topological constraints

Promotor

prof.dr. G.ten Brinke

Faculteit

wiskunde en natuurwetenschappen

Plaats

Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Promotie