بررسی نقش رادیکال های آلیلی و آکریلی در پلیمرشدن نوری فورفوریل آکریلات با روش مونت کارلو

فرضیه: سینتیک پیچیده پلیمرشدن نوری فورفوریل آکریلات با برهم کنش های رقابتی بین دو مرکز فعال متمایز آن، یعنی گروه وینیلی آکریلی و حلقه فوران، کنترل می شود. تشکیل رادیکال های آلیلی پایدار از حلقه فوران به تجمع قابل توجه آن ها در سامانه منجر شده که این موضوع موجب انحراف بنیادی از سینتیک کلاسیک پلیمرشدن رادیکال آزاد می شود.روش ها: روش مونت کارلو برای اولین بار برای شبیه سازی سینتیک پلیمرشدن نوری فورفوریل آکریلات در مقیاس مولکولی استفاده شد. شبیه سازی در شدت های مختلف نور تابشی در سامانه متشکل از ۱۰۱۱ مولکول فورفوریل آکریلات انجام و سازوکاری شامل ۱۱ مسیر واکنشی مجزا را دربرگرفت. از برنامه نویسی در C++، با بهره گیری از یک مولد اعداد تصادفی Mersenne Twister برای انتخاب تصادفی واکنش ها و گام های زمانی، به منظور ردیابی روند تغییرات غلظت اجزای مختلف و احتمالات واکنش طی زمان استفاده شد.یافته ها: نتایج شبیه سازی مطابقت خوبی با داده های تجربی نشان داد که دقت رویکرد شبیه سازی را تایید می کند. یکی از یافته های این مطالعه، شناسایی نقش محوری رادیکال های آلیلی پایدار و تجمع تدریجی آن در سامانه بود که به غلظتی به مراتب بیشتر از رادیکال های آکریلی رسیدند و به انحراف از سینتیک کلاسیک پلیمرشدن منجر شد. انتقال زنجیر مخرب بین مولکولی به عنوان موثرترین واکنش جانبی با احتمالی در محدوده %۳۹–۳۰ شناسایی شد که به عنوان عامل اصلی کاهش قابل توجه وزن مولکولی و سرعت پلیمرشدن عمل می کند. نسبت ثابت سرعت انتقال مخرب بین مولکولی به ثابت سرعت رشد در دماهای مختلف نقش مهمی در کنترل ساختار نهایی ایفا می کند. این پژوهش نه تنها درک بنیادی عمیقی از سازوکار پلیمرشدن مونومرهای فورانی ارائه می دهد، بلکه چارچوب محاسباتی قدرتمند برای بهینه سازی سنتز پلیمرهای بر پایه فورفوریل آکریلات برای کاربردهای پیشرفته در حوزه هایی مانند زیست مواد فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

فورفوریل اکریلات ، پلیمریزاسیون نوری ، شبیه سازی مونت کارلو ، سینتیک واکنش ، انتقال زنجیر مخرب