Modelowanie szczotek w nanoskali
Szczotki polimerowe (uwiązane) to nanomateriały cieszące się coraz większym zainteresowaniem. Składają się ze struktur polimerowych przytwierdzonych jednym końcem do podłoża, przez co całość nieco przypomina szczotkę. Innym ciekawym układem cząsteczek przytwierdzonych do powierzchni są samoorganizujące się cząsteczki organiczne lub nanocząsteczki na podłożach. Samoorganizacja stała się ważną metodą syntetyzowania nowatorskich materiałów wielofunkcyjnych w wielu obszarach. Dzięki dofinansowaniu UE projekt "Statistical thermodynamics and computer simulations of complex molecules in bulk and at surfaces" (STCSCMBS)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wniósł istotny wkład w rozwój tej dziedziny. Zrealizowane prace zaowocowały publikacją 20 artykułów naukowych i zgłoszeniem kolejnych siedmiu do przyszłej publikacji. Wyniki zaprezentowano na ponad 30 konferencjach naukowych i warsztatach. Badano między innymi wpływ szczotek polimerowych na strukturę i właściwości cieczy jedno- i wieloskładnikowych w układzie zamkniętym. Takie systemy łańcuchów szczepionych są powszechnie używane w procesach modyfikowania powierzchni do zwiększania zgodności biologicznej, poprawiania reakcji na środowisko i zapobiegania osadzaniu zanieczyszczeń. Naukowcy badali też układy cząstek koloidalnych w środowisku ciekłych kryształów. Tego typu materiały miękkie, zwane obecnie koloidami ciekłokrystalicznymi, stały się w ostatnim czasie wszechobecne. Są używane w materiałach konstrukcyjnych, aparaturze technicznej i urządzeniach domowych, jak również w wielu zastosowaniach przemysłowych. Badacze zajęli się też fascynującymi zjawiskami związanymi z cząstkami Janusa — nanocząsteczkami o dwóch obliczach, nazwanymi na cześć rzymskiego boga. W tym przypadku badane są sferyczne nanocząsteczki, których jedna połówka jest hydrofobowa, a druga hydrofilna. Takie cząstki Janusa mogą się samoorganizować w różnego rodzaju struktury, od miceli rozmiarów molekularnych po mezoskopowe membrany, pianki i stany skupienia przypominające płatki. Wykonane prace zaowocowały stworzeniem nowych wersji jednej z najważniejszych metod modelowania w mechanice kwantowej ostatnich 30 lat, jaką jest teoria funkcjonału gęstości. Naukowcy opracowali też nowe odmiany metody symulacji stochastycznych z wykorzystaniem dyssypatywnej dynamiki cząstek (DPD), która jest powszechnie używana do symulowania zachowań układów cząstek. Nowe metody pomyślnie zastosowano w badaniach układów płynnych/uwiązanych i układów kryształów koloidalnych/ciekłych. Tworzenie nowatorskich materiałów do nowych urządzeń musi opierać się na faktach, aby było możliwe dostosowywanie właściwości pod kątem pożądanych funkcji. Projekt STCSCMBS dostarczył przełomowe nowe modele, które pozwalają pracować z najważniejszymi zaawansowanymi materiałami ostatnich lat.
