Simple and exact Monte Carlo algorithm for modelling of complex polymerization processes

• Autorzy: Sosnowski S.

Warianty tytułu

PL

Prosty i dokładny algorytm Monte Carlo do modelowania złożonych procesów polimeryzacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new, exact Monte Carlo algorithm for the simulation of living/controlled polymerization processes is proposed. In the algorithm macromolecules are represented by doubly linked lists, which are natural models of macromolecules. It allows modelling of elementary reactions by forming/breaking of links in the doubly linked list. As a result the algorithm has a very simple structure and high efficiency. All details of the modeled system: kinetics, molecular weight distributions, microstructure of macromolecules, etc., are accessible at any moment of simulation. Practical aspects of implementation of the new algorithm were emphasized: data structures, flowcharts, and source codes (Pascal).

PL

W publikacji przedstawiono nowy, dokładny algorytm Monte Carlo do modelowania złożonych procesów polimeryzacji. W algorytmie zrezygnowano z powszechnie stosowanego abstrakcyjnego przedstawiania danych w postaci macierzy i wprowadzono listę podwójnie wiązaną jako naturalny model makrocząsteczek. Dzięki temu reakcje elementarne można modelować jako tworzenie i zrywanie powiązań między elementami listy podwójnie wiązanej. Prowadzi to do prostej struktury oraz dużej szybkości działania algorytmu. W wyniku symulacji są dostępne wszystkie charakterystyki modelowanego procesu: zależności kinetyczne, rozkłady ciężarów cząsteczkowych, mikrostruktura makrocząsteczek itp. W pracy wyeksponowano praktyczne szczegóły implementacji algorytmu: struktury danych, schematy blokowe i kody źródłowe (Pascal). Szczegółowo opisano przykłady algorytmów do symulacji procesów polimeryzacji żyjącej/kontrolowanej, złożonych z różnych reakcji elementarnych: od prostej homopolimeryzacji do kopolimeryzacji obejmującej reakcje inicjowania, propagacji i wymiany segmentalnej.

Słowa kluczowe

EN

computer modelling; kinetics; molecular weight distribution; Monte Carlo simulation; chain microstructure

PL

modelowanie komputerowe; kinetyka; rozkład ciężaru cząsteczkowego; symulacja Monte Carlo; mikrostruktura łańcucha

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 56, nr 7-8
• Strony: 549--557
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Sosnowski S.

• Polish Academy of Sciences, Laboratory of Computer Modelling Center of Molecular and Macromolecular Studies, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Lodź, Poland,

Bibliografia

• 1.Gillespie D. T.: J. Phys. Chem. 1977, 81, 2340.
• 2.Chaffey-Millar H., Stewart D., Chakravarty M. M. T., Keller G.: Macromol. Theory Simul. 2007, 16, 575.
• 3.Szymanski R.: e-Polymers 2009, 044.
• 4.(a) Hamaide T.: Actual Chimique 1997, 5, 29. (b) Hamaide T.: Actual Chimique 1997, 10, 26.
• 5.Szymanski R.: Macromol. Theory Simul. 1998, 7, 27.
• 6.Sosnowski S.: Macromol. Theory Simul. 2010, 19, 483.
• 7.Hendrickson R. C., Gupta A. M., Macosko C. W.: Comput. Polymer Sci. 1994, 4, 53.
• 8.(a) Wirth N.: "Algorithms + Data Structures = Programs", Prentice Hall, 1976. (b) Wirth N.: "Algorytmy + struktury danych = programy", Wyd 6., WNT, Warszawa 2002.
• 9.Bentley J.: "Writing efficient programs", Prentice Hall, Englewood Cliffs 1982, Ch. 4.
• 10.Gold J.: J. Chem. Phys. 1958, 28, 91.
• 11.(a) "Accuracy and reliability in scientific computing" (Ed. Einarsson B.), SIAM, Philadelphia 2005. (b) Higham N. J.: "Accuracy and stability of numerical algorithms", 2nd Ed., SIAM, Philadelphia 1996. (c) Overton M. L.: "Numerical Computing with IEEE Floating Point Arithmetic", SIAM, Philadelphia 2001. (d) Muller J.M. et al.: "Handbook of Floating-Point Arithmetic", Birkhäuser, Boston 2010.
• 12.(a) Kasperczyk J.: Macromol. Chem. Phys. 1999, 200, 903. (b) Florczak M., Libiszowski J., Mosnacek J., Duda A.: Macromol. Rapid Commun. 2007, 28, 1385.
• 13.(a) Szymanski R., Baran J.: Macromol. Theory Simul. 2002, 11, 836. (b) Szymanski R.: Macromolecules 2002, 35, 8239. (c) Szymanski R., Baran J.: Polimery 2003, 48, 758.
• 14.(a) Aho A. V., Hopcroft J. E., Ullman J. D.: "Algorytmy i struktury danych", Helion, Gliwice 2003. (b) Aho A. V., Hopcroft J. E., Ullman J. D.: "Data structures and algorithms", Addison-Wesley, London 1983.