Исследована структура агрегатов меркаптида серебра (МС) в рамках крупномасштабного атомистического моделирования цистеин-серебряного раствора (ЦСР). Выполнен анализ строения, характеристик и потенциала взаимодействия супрамономеров в составе агрегатов МС. Эти данные являются основой для перехода на мезоскопический уровень моделирования ЦСР. В работе также рассмотрен вопрос о роли соли инициатора в нарушении электростатической стабилизации ЦСР. The analysis of the structure of silver mercaptide (SM) aggregates obtained in the framework of large-scale atomistic modeling of L-cysteine and silver nitrate solution (CSS) was performed. Information was obtained on the structure, characteristics and interaction of supramonomers forming SM aggregates. These data can serve as the basis for the transition to the mesoscopic level of CSS simulations The paper also examined the role of the initiator salt in disrupting the electrostatic stabilization of the CSS.

Рассматривается самовосстанавливающийся эпоксидный материал на основе диглицидилового эфира бисфенола A и отвердителя трикарбоновой жирной кислоты, относящийся к новому классу полимеров, называемых витримерами. Восстановление целостности таких систем при повреждениях происходит благодаря реакции обмена ковалентными связями между сомономерами, образующими полимерную сетку. В нашей предыдущей работе мы разработали модель данного материала на основе метода реакционной диссипативной динамики частиц. В данной работе мы применяем нашу модель для изучения процесса сварки образцов витримера, разрезанного на две части. Контроль целостности структуры систем проводился с помощью топологического анализа посредством расчета распределений по длинам простых циклов и плотности числа несущих нагрузку цепей. Показано, что скорость восстановления целостности систем определяется концентрацией катализатора и степенью сшитости полимера. Полученные результаты также свидетельствуют, что в случае высокой степени сшитости полимера, а также низкой концентрации катализатора структура системы получается сильно неоднородной. A self-healing epoxy material is considered, based on bisphenol A diglycidyl ether and a tricarboxylic fatty acid hardener, belonging to a new class of polymers called vitrimers. The restoration of the integrity of such systems in the case of a damage occurs due to the exchange reaction of covalent bonds between the comonomers forming a polymer network. In our previous work, we have developed a model of this material based on the method of reactive dissipative particle dynamics. In this work, we apply our model to study the welding process of vitrimer samples cut into two parts. The control of the integrity of the structure of the systems was carried out using a topological analysis by calculating the distributions over the lengths of simple cycles and the density of the number of load-bearing circuits. It has been shown that the rate of restoration of the integrity of the systems is determined by the concentration of the catalyst and the degree of crosslinking of the polymer. The results obtained also indicate that in the case of a high degree of crosslinking of the polymer, as well as a low catalyst concentration, the structure of the system is highly inhomogeneous.

В настоящей работе сформулированная ранее мезоскопическая модель цистеин-серебряного раствора, в которой кластеры меркаптида серебра рассматриваются как жесткие «липкие» сферы, реализована на базе программного пакета LAMMPS. Ключевым параметром, оказывающим непосредственное влияние на морфологию формирующихся агрегатов и поведение системы в целом, является концентрация соли. Выполненные тестовые расчеты показывают, что построенная модель может воспроизводить этап созревания, образование волокон гель сетки и коагуляции цистеин-серебряного раствора на мезомасштабном уровне. In this work, the previously formulated mesoscopic model of a cysteine-silver solution, in which silver mercaptide clusters are considered as hard «sticky» spheres, is implemented on the basis of the LAMMPS software package. The key parameter that has a direct impact on the morphology of the forming aggregates and the behavior of the system depends on the salt concentration. The test calculations show that the constructed model can reproduce the stage of the maturation, the formation of the fibers of the gel-network and the coagulation of the cysteine-silver solution at the mesoscale level.

Выполнена разработка мезомасштабной модели полимерной сетки на основе диглицидилового эфира бисфенола A и отвердителя трикарбоновой жирной кислоты. Для реализации расчетов использовалась реакционная версия диссипативной динамики частиц. Подготовленные образцы полимерной сетки использовались для изучения процесса сварки. Для контроля целостности системы проводился контроль числа несущих нагрузку цепей в объеме ячейки. В работе показано, что в результате реакции обмена связями происходит восстановление целостности полимерной сетки за счет перераспределения разорванных связей в объеме ячейки. A mesoscale model of a polymer network based on bisphenol A diglycidyl ether and a tricarboxylic fatty acid hardener has been developed. To implement the calculations, the reaction version of the dissipative particle dynamics is used. The prepared samples of the polymer network were used to study the welding process. To control the integrity of the system, the number of load-bearing circuits in the cell volume is monitored. It is shown in the work that as a result of the bond exchange reaction, the integrity of the polymer network is restored due to the redistribution of the distribution of broken bonds in the volume of the cell.

В данной работе мы сообщаем о результатах сравнительного атомистического моделирования двух систем, содержащих функцианализированные фуллерены метилового эфира фенил- C-масляной кислоты (PCBM ) и фенил- C-масляной кислоты (PCBM ) в присутствии растворителя 1,8-октандитиола (ODT). Для реализации расчетов использовался метод молекулярной динамики на базе программного пакета LAMMPS. Зафиксировано принципиальное различие в упаковке молекул PCBM и PCBM . В случае систем с PCBM наблюдается тенденция к постепенному разделению растворителя и фуллеренов. При этом в образцах с PCBM наблюдается тенденция к формированию устойчивых трехмерных сетчатых структур, образованных двумя взаимопроникающими фазами: фуллеренами и молекулами ODT. С целью проверки масштабируемости наблюдаемого структурного упорядочения для смеси PCBM с ODT было выполнено моделирование в ячейке с удвоенным размером ребер. В этом случае мы также наблюдаем формирование биконтинуальных структур из фуллеренов и растворителя. In this work, we report on the results of comparative atomistic modeling of two systems containing functionalized fullerenes of phenyl-C-butyric acid methyl ester (PCBM ) and phenyl- C -butyric acid (PCBM ) in the presence of a high-boiling solvent 1,8 -octanedithiol (ODT). The calculations were performed by full atomistic molecular dynamics with using LAMMPS software package. A fundamental difference in the packaging of PCBM and PCBM molecules was detected. In the case of systems with PCBM , there is a tendency towards gradual separation of the solvent and fullerenes. At the same time, in samples with PCBM , there is a tendency to the formation of stable three-dimensional network structures formed by two interpenetrating phases: fullerenes and ODT molecules. In order to check the scalability of the observed structural ordering for the mixture of PCBM with ODT, an additional simulation was performed in a cell with doubled edge size. In this case, we also observe the formation of bicontinual structures from fullerenes and the solvent.