MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017164902
■00520250211153100
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798346391234
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31652068
■035    ▼a(MiAaPQ)Stanfordxd024xz1861
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼aBeckinghausen,  Michael.
■24510▼aField-Theoretic  Modeling  of  Dipolar  Fluctuations  in  Semiflexible  Polyelectrolyte  Solutions
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a179  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-05,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Spakowitz,  Andrew.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2024.
■520    ▼aThe  mixing  of  two  oppositely  charged  polymer  solutions  results  in  the  associative  phase  separation  of  the  mixture  into  a  polymer-rich  phase  (coacervate)  and  a  polymer-lean  phase  (supernatant).  This  process,  known  as  complex  coacervation,  plays  a  central  role  in  applications  such  as  food  production,  pharmaceuticals,  and  biopolymer  phase  segregation  in  living  cells.  Despite  being  well-studied,  coacervation  remains  challenging  to  describe  theoretically  due  to  complex  electrostatic  and  non-electrostatic  interactions  across  various  length  scales.  A  key  area  of  interest  within  the  theoretical  community  is  understanding  the  solvent's  role  in  mediating  charge-charge  interactions  and  acting  as  the  driving  force  for  many  observed  behaviors.Water,  the  most  common  solvent  for  polyelectrolytes,  plays  a  crucial  role  in  this  behavior.  Its  distinctive  properties  stem  from  its  large  dipole  moment,  a  result  of  the  significant  electronegativity  difference  between  hydrogen  and  oxygen  atoms  and  its  bent  molecular  shape.  This  characteristic  allows  water  molecules  to  orient  around  charged  species,  effectively  reducing  the  strength  of  their  interactions.  The  solvent's  ability  to  screen  charges  is  described  by  its  dielectric  constant.  However,  this  feature  is  not  uniform  throughout  the  solution.  Charged  species  influence  the  orientation  of  nearby  water  molecules,  reducing  their  rotational  freedom  and  consequently  decreasing  the  local  dielectric  constant.  While  often  treated  as  uniform  for  simplicity,  it  is  well  recognized  that  local  inhomogeneities  in  the  dielectric  medium  exist  near  all  charged  species,  and  accurately  capturing  that  is  essential  for  modeling  real  mixtures.An  often  overlooked  aspect  of  solvent  interactions  is  the  entropic  contribution  from  the  orientation  of  water  molecules.  In  the  presence  of  strong  electric  fields,  these  dipolar  molecules  lose  significant  orientational  freedom.  This  entropy  loss  creates  an  additional  driving  force  that  brings  oppositely  charged  species  together  beyond  what  purely  electrostatic  energy  would  predict.  Despite  its  importance,  this  strong  entropic  effect  has  been  largely  neglected  in  traditional  models,  and  a  comprehensive  theoretical  approach  to  accurately  capture  it  is  needed.In  addressing  these  challenges,  I  have  developed  a  polymer  field-theoretic  model  that  incorporates  explicit  treatment  of  polymer  semiflexibility  and  polar  solvents,  providing  a  framework  to  determine  the  impact  of  solvent  ordering  and  concentration  fluctuations  on  the  thermodynamic  behavior  of  polyelectrolyte  solutions.  We  leverage  exact  results  for  the  statistical  behavior  of  the  wormlike  chain  model  in  tandem  with  the  random  phase  approximation  to  accurately  incorporate  correlated  fluctuations  across  relevant  length  scales.  Our  self-consistent  statistical  field  theory  is  capable  of  predicting  the  phase  behavior  of  mixtures  containing  charged  polymers  and  ions  within  a  polar  solvent.  My  analysis  focuses  on  the  sophisticated  role  of  water  molecules  in  mediating  charge-charge  interactions  with  a  detailed  emphasis  on  the  orientational  effects  of  the  dipolar  solvent.Using  this  theory,  we  study  the  effect  of  dipole  ordering  on  the  electrostatic  potential  near  a  charged  surface.  We  show  that  the  inhomogeneous  polarization  of  the  dipolar  solvent  leads  to  increased  electrostatic  potential  near  the  charged  surface  compared  to  the  Gouy-Chapman  model,  which  only  treats  diffuse  ions  under  a  constant  dielectric  medium.  We  demonstrate  that  the  dielectric  dependence  on  the  orientational  freedom  of  the  solvent  molecules  drives  this  behavior.Broadening  our  exploration,  we  use  our  theory  to  examine  3D  phase  diagrams  encompassing  all  charge-neutral  mixtures  for  various  asymmetric  polyelectrolyte  solutions  containing  two  oppositely  charged  polymers,  counterions,  and  a  polar  solvent.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aPolymers
■650  4▼aPolyvinyl  alcohol
■650  4▼aEnergy
■650  4▼aVisualization
■650  4▼aEntropy
■650  4▼aSolvents
■650  4▼aPolymerization
■650  4▼aAsymmetry
■650  4▼aPolymer  chemistry
■690    ▼a0791
■690    ▼a0495
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-05B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164902▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서