Статья «КРУПНОЗЕРНИСТЫЙ ПОЛИЭТИЛЕН: ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО КРИСТАЛЛА, "Высокомолекулярные соединения. Серия А"»

Крупнозернистая модель полиэтилена и парафинов (модель из “объединенных атомов”, в которой группа CH заменяется одним зерном), предложенная несколько десятков лет назад, широко применяется в молекулярно-динамическом моделировании. В разных задачах используются модели с различными геометрическими и силовыми параметрами. До сих пор считалось, что крупнозернистая модель полиэтилена не может воспроизвести обычную для этого полимера орторомбическую кристаллическую фазу. В данной работе анализируется простейшая крупнозернистая модель полиэтилена, в которой взаимодействие Ван-дер-Ваальса между зернами разных цепей описывается потенциалом Леннард–Джонса (6–12), а из внутрицепных взаимодействий учитываются “валентные” связи между зернами, “валентные” и “торсионные” углы, но не перекрестные члены между ними. Рассмотрен вариант модели, в которой зерно (силовой центр с массой группы CH) смещено относительно центра атома углерода, и все взаимодействия – как валентные, так и невалентные, определяются положением этих зерен. Представлена область геометрических параметров модели (величина этого смещения и ван-дер-ваальсов радиус зерна), при которых все три известные кристаллические фазы полиэтилена являются равновесными при низких значениях температуры. Силовые константы модели подобраны так, чтобы спектр ее линейных возбуждений воспроизводил низкочастотный спектр неупругого нейтронного рассеяния орторомбического полиэтилена. Оказалось, что для рассматриваемой модели выбор силовых констант можно осуществить однозначно. Проведено сравнение дисперсионных кривых в терагерцовом диапазоне с экспериментальными данными рамановского рассеяния и инфракрасной спектроскопии. Обсуждаются достоинства и недостатки рассматриваемой простейшей крупнозернистой модели.