Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Gleichgewichtseigenschaften und Phasenübergängen in verdünnten Teilchen- und Polymersystemen, mit einem Fokus auf Teilchenkondensation und Polymeraggregation. Dazu werden sowohl analytische Argumente als auch hochentwickelte Monte Carlo Simulationen verwendet. Um die in dieser Arbeit erreichten Systemgrößen zu simulieren, wurde eine parallele Version der multikanonischen Methode entwickelt. Die Leistungsfähigkeit dieser Erweiterung wird an mehreren relevanten Beispielen demonstriert.
Um Teilchenkondensation und Polymeraggregation in finiten Systemen und in geometrisch beschränkten Strukturen besser zu verstehen, wird der Einfluss von verschiedenen Parametern auf die jeweiligen Übergange untersucht. Dies beinhaltet unter anderem die Systemgröße und Dichte, sowie im Speziellen für semiflexible Polymere deren Steifigkeit. Betrachtet werden sowohl kanonische Observablen (Energie, Tropfen- bzw. Aggregatgröße, etc.) mit der dazugehörigen Übergangstemperatur und -breite, als auch eine mikrokanonische Analyse sowie die Barrieren der Freien Energie. Für semiflexible Polymere wird insbesondere der Einfluss von Steifigkeit auf die resultierende Struktur der Aggregate untersucht, die von amorphen Kugeln für flexible Polymere bis hin zu verdrehten Bündeln für steifere Polymere reichen.
Ein weiterer Fokus liegt auf der Untersuchung von Übereinstimmungen zwischen den generischen Mechanismen in Kondensation und Aggregation: dem Übergang zwischen einer homogenen Phase und einer inhomogenen (gemischten) Phase. Auf diesem Niveau kann man Polymeraggregation als Kondensation von ausgedehnten Objekten verstehen. Dies zeigt sich vor allem in dem Skalierungsverhalten von kanonischen und mikrokanonischen Observablen, insbesondere an einem unerwarteten aber konsistenten Bereich für mittelgroße (mesoskopische) Systemgrößen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:14487 |
| Date | 17 December 2015 |
| Creators | Zierenberg, Johannes |
| Contributors | Janke, Wolfhard, Schmid, Friederike, Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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