Curvature-driven molecular demixing in the budding and breakup of mixed component Worm-like Micelles.
Curvature-driven molecular demixing in the budding and breakup of mixed component Worm-like Micelles.
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DOI：
10.1039/b919581e
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发表时间：
2010-01-01
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
Discher DE
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Loverde SM;Ortiz V;Kamien RD;Klein ML;Discher DE
合适比例的两亲性嵌段共聚物可以自组装成令人惊讶的长且稳定的蠕虫状胶束，但是聚合物的固有多分散性以及聚合物共混努力和可降解链的日益增加的使用都提出了这些高曲率组装体的曲率-组成耦合和形态稳定性的基本问题。分子模拟聚乙二醇（PEG）为基础的系统表明，在水合PEG馏分的系统增加，在单分散和二元共混物，诱导出芽和分裂成球形和新型的“哑铃”胶束-如可降解蠕虫状胶束的电子显微镜图像。核心尺寸，d，在我们的大规模，长时间耗散粒子动力学（DPD）模拟显示，规模与链长，N，从理论上预测的强偏析极限（d ~ N 2/3），但二元混合物的形态转变只能粗略预测简单的混合规则。在这里，我们表明，对于弱分层嵌段共聚物，局部界面浓度和平均曲率之间的耦合可以用一个简单的线性关系来描述。这里开发的基于PEG的组件的计算方法应该是有用的许多高曲率纳米系统。
Amphiphilic block copolymers of suitable proportions can self-assemble into surprisingly long and stable worm-like micelles, but the intrinsic polydispersity of polymers as well as polymer blending efforts and the increasing use of degradable chains all raise basic questions of curvature-composition coupling and morphological stability of these high curvature assemblies. Molecular simulations here of polyethylene glycol (PEG) based systems show that a systematic increase in the hydrated PEG fraction, in both monodisperse and binary blends, induces budding and breakup into spherical and novel ‘dumbbell’ micelles – as seen in electron microscopy images of degradable worm-like micelles. Core dimension, d, in our large-scale, long-time dissipative particle dynamics (DPD) simulations is shown to scale with chain length, N, as predicted theoretically by the Strong Segregation Limit (d ~ N2/3), but morphological transitions of binary mixtures are only crudely predicted by simple mixture rules. Here we show that for weakly demixing diblock copolymers, the coupling between local interfacial concentration and mean curvature can be described with a simple linear relationship. The computational methods developed here for PEG-based assemblies should be useful for many high curvature nanosystems.
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