Aggregation scenarios of end-functionalized star polymers

Di-Block Kopolymer-Sterne mit solvophilen A und solvophoben B Blöcken vereinen Eigenschaften von bereichsweise attraktiven Kolloiden und ultraweichen polymerischen Molekülen und erfreuen sich dank ihrer Selbstorganisations-Fähigkeiten eines wachsenden Interesses in der Forschungsszene der Weichen Materie. In dieser Arbeit wird eine auf einem Gittermodell basierende, großkanonische Monte Carlo Simulation eingesetzt, um das vielfältige Phasenverhalten in Lösungen von drei-, sechs- und zehnarmigen Di-Block Kopolymer- Sternen mit einstellbarer Armsteifigkeit zu untersuchen. Für relative B-Block-Größen von 50% oder mehr werden flüssig-gasförmig-Phasenkoexistenzen mit kritischem Punkt beobachtet, deren Abhängigkeit von Funktionalität und Armsteifigkeit im Fokus der Untersuchungen steht. Bei sehr steifen Armen werden Systeme beobachtet, die sich im Bereich der flüssigen Phase in Hierarchien von kubischen, kolumnaren und lamellaren Flüssigkristallen organisieren. Für relative B-Block-Größen unter 50% wird ein breitgefächertes Spektrum von Mikrophasenseparations-Szenarien beobachtet, die sich über die Bildung von Gelen, sphärischen Mizellen und eine sukzessive, perlenkettenartige Formierung von sphärischen Mizellen zu wurmartigen Supermizellen erstrecken. Die Aggregationsszenarien werden mit denen von anderen kolloidalen bzw. polymerischen Teilchen verglichen und mögliche Auswirkungen auf die Rheologie gefolgert, wobei die besondere Bedeutung der Sternenarchitektur im zentralen Blickfeld steht.Di-block copolymer stars, featuring solvophilic A and solvophobic terminal B blocks, unite properties of both patchy colloids and ultrasoft polymeric particles, and are, due to their self-organization abilities, becoming increasingly interesting in soft matter science. This work employs lattice model Grand Canonical Monte Carlo simulations to investigate the rich phase behavior in solutions of di-block copolymer stars with functionalities f = 3, 6, 10 and tunable arm stiffness. For B block relative size ratios of at least 50%, we find gas-liquid coexistence, terminating at a critical point, for which we study the influence of functionality and arm stiffness. For very rigid arms, we find that certain systems organize into hierarchized cubic, columnar and lamellar liquid crystals within the domain of their liquid phase. For B block relative size ratios of less than 50%, we find a large variety of microphase separation scenarios including gel formation, spherical micelles and a successive, necklace-fashion transition of sphercial micelles into wormlike super micelles. We compare the aggregation scenarios with other colloidal or polymeric particles, draw conclusions on rheological implications and stress the peculiarities of the star architecture in this respect