Компьютерное моделирование одиночной жесткоцепной макромолекулы в объеме и вблизи адсорбирующей поверхности методом Монте-Карло в обобщенных ансамблях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат физико-математических наук Мартемьянова, Юлия Алексеевна

• Мартемьянова, Юлия Алексеевна
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Мартемьянова, Юлия Алексеевна

Введение

Глава I

Изучение поведения разбавленного раствора полимерных макромолекул в различных внешних условиях: обзор литературы

1. Теория и компьютерное моделирование разбавленного полимерного раствора.

1.1. Теория фазовых переходов в одиночной полимерной цепи.

1.1.1. Переход клубок — глобула.

1.1.2. Несферические глобулярные структуры.

1.2. Компьютерное моделирование различных внутримолекулярных структур и переходов между ними.

2. Исследования полимерных цепей вблизи поверхности.

2.1. Теория, компыоюрпое моделирование.

2.1.1. Адсорбция гибкой цепи.

2.1.2. Адсорбция жесткоцеппых полимеров.

2.2. Экспериментальные результаты.

3. Описание состояния полимерной цепи в компьютерном эксперименте

3.1. Основные величины, характеризующие состояние полимерной цепи.

3.2. Определение точек перехода между структурами.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерное моделирование одиночной жесткоцепной макромолекулы в объеме и вблизи адсорбирующей поверхности методом Монте-Карло в обобщенных ансамблях»

Диссертационная работа посвящена компьютерному моделированию одиночной жесткоцепной макромолекулы в объеме и вблизи адсорбирующей поверхности. Основной задачей работы является изучение равновесных состояний макромолекулы и переходов между ними для цепей различной длины и жесткости в различных внешних условиях.

Особенностью полимерных молекул является способность принимать огромное число разнообразных пространственных структур - конформаций. Вид образуемых макромолекулой конформаций зависит как от внешних условий (качество растворителя, температуру, наличие поверхности и т.д.), так и от свойств самого полимера (длина, заряд, жесткость, состав и т.д.). В работе изучаются свойства нейтральной гомополимерной молекулы с различной внутрицепной жесткостью.

При изменении внешних условий конформация цепи меняется. Теоретическая фазовая диаграмма для жесткоцепных макромолекул в координатах "жесткость - температура" содержит область, в которой тороидальная конформация является стабильной для цепей конечной длины. Большой интерес вызывает вопрос о характере возможного внутримолекулярного жидкокристаллического (ЖК) упорядочения в плотной глобуле, а также образование различных несферических глобулярных конформаций, таких как конформация "ракетки", цилиндрической и тороидальной глобул. Нерешенной проблемой остается вопрос о существовании тех или и-1ых структур в термодинамическом пределе, когда длина макромолекулы N оо, в частности, задача о существовании и стабильности тороидальных и цилиндрических глобул, фазы жидкой глобулы для бесконечно длинных макромолекул. Поэтому важным шагом в исследовании переходов является переход к асимптотике N —»■ оо на основе данных, полученных для цепей конечной длины.

Целью диссертационной работы является исследование конформационных переходов и построение полной диаграммы состояний для цепей различной длины и жесткости в объеме и вблизи адсорбирующей поверхности с помощью методов компьютерного моделирования.

Актуальность обусловлена важностью задачи установить, как влияют локальные внутримолекулярные характеристики, в частности, жесткость полимерной цепи, и наличие пространственных ограничений, в частности, плоской поверхности, на макроскопические свойства полимерного раствора. Несмотря на значительные успехи, многие детали процессов переходов между структурами остаются неясными. В эксперименте сложно изучать свойства одиночной макромолекулы в объеме. Многие экспериментальные работы проводятся с молекулами, находящимися на поверхности (например, сканирующая зондовая микроскопия), поэтому вопрос о том как меняются конформационные свойства полимера и линии переходов между структурами при уменьшении размерности пространства, то есть при адсорбции па плоскую поверхность, остается важным и актуальным для теории и компьютерного моделирования. Далее, большинство биополимеров являются жесткоцепными макромолекулами, которые взаимодействуют с мембранами; учитывая, что молекула ДНК способна образовывать тороидальную и цилиндрическую глобулы, проблема существования этих глобул па поверхности имеет большое значение и требует дополнительных исследований. Интересен вопрос о конкуренции между адсорбцией и коллапсом цепи, то есть о том какой из этих переходов происходит первым при ухудшении качества растворителя. Актуальным является систематическое исследование влияния жесткости на оба эти перехода.

Практическая ценность работы заключается в согласии полученных с помощью компьютерного моделирования результатов с имеющимися экспериментальными данными, что подтверждает применимость выбранной модели для описания исследуемых полимерных систем и открывает возможность для последующей направленной постановки новых экспериментов. С другой стороны методическая ценность работы состоит в разработке нового алгоритма моделирования методом Монте-Карло с использованием расширенного ансамбля.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• Впервые построена полная диаграмма- состояний одиночной- жесткоцеп-ной макромолекулы в объеме, включающая в себя области стабильности клубка, жидкой сферической и твердой (кристаллической) сферической глобул, а также область цилиндрической и тороидальной глобул.

• Разработан метод Монте-Карло для расширенного ансамбля с использованием четырехмерного пространства и алгоритма Ландау-Ванга для ускорения уравновешивания плотных глобулярных структур.

• Впервые построена полная диаграмма состояний для жесткоцепной макромолекулы вблизи адсорбирующей поверхности в координатах температура - сила притяжения к поверхности. Диаграмма содержит области клубка, жидкой и твердой сферических глобул, адсорбированного клубка и вытянутой двумерной (жидко)кристаллической глобулы.

• Впервые показано, что адсорбирующая поверхность способствует образованию цилиндрической анизотропной глобулы для случая малой внутри-цепной жесткости, в то время как та же макромолекула в объеме образует сферическую изотропную глобулу.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Полная диаграмма состояний одиночной жесткоцепной макромолекулы в объеме содержит области существования клубка, жидкой глобулы, твердой глобулы, области цилиндрической и тороидальной глобул. Переход клубок — глобула для жестких цепей происходит по типу фазового перехода 1 рода. Переходы жидкая — твердая глобула и сферическая твердая - (жидко)кристаллическая цилиндрическая глобула также являются переходами 1 рода. С увеличением длины цепи линия перехода жидкая — твердая глобула сдвигается в область больших температур.

2. Метод расширенного ансамбля с использованием алгоритма Ландау-Ванга в четырехмерном пространстве эффективен для моделирования переходов между плотными структурами (переход жидкая — твердая глобула), в то время как для моделирования неплотных структур этот метод дает неправильные оценки точек переходов.

3. Температура перехода жидкая — твердая глобула в случае бесконечно длинной цепи сдвигается в сторону меньших температур с увеличением жесткости. Фаза жидкой глобулы для полимеров с небольшой жесткостью исчезает в случае бесконечно длинной цепи, также как и для гибких цепей.

4. Диаграммы состояний для гибких полимерных макромолекул вблизи адсорбирующей поверхности для цепей длиной 64 и 128 мономерных звеньев содержат области стабильности клубка, жидкой и твердой глобул, адсорбированного клубка, а также адсорбированной кристаллической глобулы.

5. Диаграммы состояний для полужестких полимерных макромолекул вблизи адсорбирующей поверхности для цепей длиной 64 и 128 мономерных звеньев содержат области стабильности клубка, жидкой и твердой глобул, адсорбированного клубка, а также адсорбированной (жидко)кристаллической глобулы. Линий переходов сдвигаются в область более высоких температур с увеличением длины цепи.

6. Результаты моделирования с использованием алгоритма Ландау-Ванга хорошо совпадают с результатами, полученными при моделировании с помощью алгоритма Метрополиса.

Работа имеет следующую структуру:

• первая глава содержит обзор литературы, касающейся теории фазовых переходов, методов моделирования полимерных систем, результатов моделирования различными методами; описание основных величин, которые характеризуют изучаемую систему; рассматривается современное сосюя-ние исследований свойств одиночной цепи теоретически ми, экспериментальными методами и с помощью компьютерного моделирования.

• вторая глава посвящена исследованию с помощью компьютерного моделирования состояний цепи в трехмерном пространстве с использованием расширенного ансамбля для изучения плотных глобулярных структур; переходов между конформациями цепей различной длины и жесткости, изучение перехода клубок — глобула в термодинамическом пределе.

• в третьей главе представлены результаты моделирования цепи вблизи адсорбирующей поверхности. Проводится сравнение методов моделирования. Исследуются переходы для двух длин цепей (N = 64,128), делается попытка изучить адсорбционный переход в термодинамическом пределе. Рассматривается зависимость линий переходов от длины и жесткости цепи при изменении силы притяжения к поверхности.

Апробация работы проводилась на следующих конференциях:

• Школа "Forces, Growth and Form in Soft Condensed Matter: At the Interface between Physics and Biology" (Гейло, Норвегия, 23 марта - 2 апреля, 2003).

• Конференция студентов и аспирантов по химии и физике полимеров и тонких органических пленок (г. Тверь, 28 - 30 мая 2003).

• Зимняя школа "Computational Soft Matter: From Synthetic Polymers to Proteins" (Бонн, Германия, 29 февраля - 6 марта, 2004).

• Третья Всероссийская Каргинская конференция "Полимеры — 2004" (Москва, 27 января - 1 февраля, 2004).

• Конференция студентов и аспирантов по химии pi физике полимеров и тонких органических пленок (г. Солнечногорск, 16 - 17 сентября 2004).

• Школа "Computer Simulations in Condensed Matter: from Materials to Chemical Biology" (Эриче, Италия, 20 июля - 1 августа 2005).

• Международный симпозиум "Statistical Mechanics of Polymers: New Developments" (г. Москва, 6-11 июня 2006)

• Всероссийская Школа по математическим методам для исследования полимеров и биополимеров (г. Петрозаводск, база отдыха "Деревня Алек-сандровка", 13 - 17 июня 2006).

• Четвертая Всероссийская Каргинская конференция "Наука о полимерах 21-му веку" (Москва, 29 января - 2 февраля, 2007).

Результаты опубликованы в следующих работах:

• J. A. Martemyanova, М. R. Stukan, V. A. Ivanov, М. Muller, W. Paul, К. Binder, Dense orientationally ordered states of a single semiflexible macro molecule: An expanded ensemble Monte Carlo simulation//J. Chem. Phys. - 2005.-Vol. 122, p. 174907.

• Ю.А. Мартемьянова, M.P. Стукан, В.А. Иванов, Изучение конформаций одиночной жесткоцепной макромолекулы методом компьютерного моделирования//Вестник МГУ, Серия 3. Физика. Астрономия - 2005.- Том. 3, р. 58-60.

• V.A. Ivanov, J.A. Martemyanova, Monte Carlo Computer Simulation of a Single Semi-Flexible Macromolecule at a Plane Surface // Macromol. Symp. - 2007.- Vol.252, c. 12-23.'

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Мартемьянова, Юлия Алексеевна

Выводы

Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, посвящены компьютерному моделированию обычным методом Монте - Карло и с использованием алгоритма Ландау - Ванга одиночной гомополимерной жесткоцепной макромолекулы в объеме и вблизи адсорбирующей поверхности.

В рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Построена диаграмма состояний для гомополимерной жесткоцепной макромолекулы длиной 256 мономерных звеньев. Найдены границы областей стабильности клубковой конформации, сферической, цилиндрической и тороидальной глобулярных структур. Впервые применен алгоритм Ландау - Ванга при построении весовых функций для равномерного посещения состояний с различными значениями внешнего поля h, определяющего расширенный ансамбль. Этим методом была исследована зависимость температуры перехода жидкая — твердая глобула от параметра жесткости для цепей длиной N = 256, 512 мономерных звеньев. Было показано, что при увеличении жесткости цепи температура перехода жидкая — твердая глобула уменьшается, в то время как увеличение длины цепи ведет к увеличению температуры перехода. Цилиндрическая глобула является одновременно кристаллической и жидкокристаллической, так как имеет высокий параметр локального ориентационного порядка.

2. С помощью метода конечномерного масштабирования определена температура перехода жидкая — твердая глобула в термодинамическом пределе для полужестких цепей (Ь = 4). Значение температуры перехода жидкая — твердая глобула в термодинамическом пределе совпадает со значением 0-точки в пределах погрешности для полужестких цепей.

3. Построены диаграммы состояний для одиночных гибких (еа = 0) и впервые для полужестких (еа = 4) цепей длиной TV = 64 и TV = 128 мономерных звеньев вблизи адсорбирующей поверхности. Найдены области стабильности трехмерной1 и двумерной клубковой конформации, область жидкой, твердой глобул, область двумерной кристаллической изотропной и жидкокристаллической глобул. Показано, что наличие адсорбирующей поверхности способствует образованию двумерной цилиндрической глобулы в случае полужесткой макромолекулы.

Результаты диссертационной работы опубликованы в работах [128-130].

В заключение хочется выразить огромную благодарность моему научному руководителю Виктору Александровичу Иванову за его постоянное внимание, помощь и поддержку моей уверенности и интереса, терявшихся в многочисленных трудностях; Алексею Ремовичу Хохлову за плодотворные обсуждения и конструктивные замечания; Мише Стукану за помощь в программировании и моральную поддержку; а также моему мужу Мише за понимание, поддержку и помощь.

Ю.А. Мартемьянова I I

5. Заключение

Построены диаграммы состояний для гибких и полужестких цепей длиной 64 и 128 мономерных звеньев. Для гибкой цепи наблюдаются области стабильности клубка, адсорбированного клубка, жидкой, твердой глоубулы и адсорбированной кристаллической глобулы. Показано, что с увеличением длины цепи линии переходов смещаются в область более высоких температур.

Впервые с помощью компьютерного моделирования построена диаграмма состояний для полужестких цепей (b = 4). На диаграмме состояний наблюдаются области клубковой конформации, конформации жидкой,.твердой глобул, адсорбированного клубка и конформации (жидко)кристаллической ориентаци-онно упорядоченной адсорбированной глобулы. Показано, что с увеличением длины цепи линии переходов смещаются в область более высоких температур. Показано, что диаграммы состояний для гибкой и жесткоцепной макромолекулы очень похожи, однако в области V наблюдаются совершенно разные структуры. - - - - - - „-- -

Проводилось сравнение алгоритма Ландау-Ванга с методом Монте-Карло. Показано, что результаты, полученные этими методами совпадают. То есть алгоритм Ландау-Ванга по полной энергии позволяет моделировать полимерные системы, потенциал которых состоит из нескольких вкладов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Мартемьянова, Юлия Алексеевна, 2008 год

1. P.J. Flory, Principles of Polymer Chemistry. - 1.haca, NY: Cornell University Press, 1953.

2. P.J. Flory, Statistical mechanics of chain molecules. New York: Interscience, 1969.

3. P.G. Gennes, Scaling concepts in polymer physics. Ithaca: Cornell University Press, 1979.

4. А.Ю. Гросберг, A.P. Хохлов, Статистическая физика макромолекул. — Москва: Наука, 1989.

5. Е.А. Colbourn, editor Computer simulation of polymers. Harlow, UK: Longman, 1992.

6. K. Kremer, Computer simulation of polymers. In: Computer simulation in chemical physics. Dordrecht, the Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1993.

7. K. Binder, editor Monte Carlo and molecular dynamics simulations in polymer science. New York: Oxford University Press, 1995.

8. D. Frenkel, B. Smith, editors Understanding molecular simulation. — Burlington, USA: Academic Press, 1996.

9. K. Binder, G. Ciccotti, editors Monte Carlo and molecular dynamics of condensed matter physics. — proceedings of the conference in Como, Italy, 1996.

10. А.А. Аскадский, В.И. Кондращенко, Компьютерное материаловедение полимеров, т.1. Москва: Научный мир, 1999.

11. П.Г. Халатур, С.Г. Плетнева, Г.И. Марченко, Машинное моделирование плотных полимерных систем//Успехи химии- 1986. Vol. 55, р. 679-709.

12. К. Kremer, К. Binder, Monte carlo simulation of lattice models for macro molecules// Computer Physics Reports- 1988.- Vol.7, p. 259-310.

13. К. Биндер, Д. Хеерман, Моделирование методом Монте-Карло в статистической физике. Перевод с англ.,. Москва: Наука, 1995.

14. I. Carmesin, К. Кгешег, The bond fluctuation method: a new effective algorithm for the dynamics of polymers in all spatial dimensions // Macromolecules 1988.- Vol. 21, p. 2819-2823.

15. H.P. Deutsch, K. Binder, Interdiffusion and self-diffusion in polymer mixtures: A monte carlo study// J. Chem. Phys. 1991. - Vol. 94, p. 2294-2304.

16. W. Paul, K. Binder, D.W. Heermann, K. Kremer, Dynamics of polymer solutions and melts, reptation predictions and scaling of relaxation times // J. Chem. Phys.- 1991,- Vol. 95, p. 7726-7740.

17. M.P. Allen, D.J. Tildesley, editors Computer simulation in chemical physics.- Dordrecht, the Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 1993.

18. Д. Хеерман, Методы компьютерного эксперимента в статистической физике. Перевод с англ. Москва: Наука, 1990.

19. К. Биндер, editor Методы Монте-Карло в статистической физике. -Москва: Наука, 1982.

20. X. Гулд, Я. Тобочник, Компьютерное моделирование в физике. В двух томах. Москва: Мир, 1990.

21. К. Binder, editor Applications of the Monte Carlo method in statistical physics.- Berlin: Springer-Ver lag, 1987. '

22. H.K. Балабаев, Молекулярно-динамическое моделирование молекулярных систем. Методическая разработка. Пущино: НИВЦ, 1987.

23. В.A. Berg, Т. Neuhaus, Multicanonical algorithm for first order transitions// Physics Letters B- 1991. Vol. 267, p. 249-253.

24. B.A. Berg, T. Neuhaus, Multicanonical ensemble: A new approach to simulate first-order phase transitions//Phys. Rev. Letters- 1992.- Vol. 68, p. 9-12.

25. F. Wang, D.P. Landau, Efficient, multiple-range random walk algorithm to calculate the density of states//Phys. Rev. Letters- 2001. Vol. 86, p. 20502053.

26. F. Wang, D.P. Landau, Determining the density of states for classical statistical models: A random walk algorithm to produce a flat histogram// Phys. Rev. E- 2001,- Vol.64, p. 056101-1-056101-16.

27. T. Neuhaus, J. S. Hager, Tree-energy calculations with multiple gaussian modified ensembles//Phys. Rev. E- 2006.- Vol. 74, p. 036702-1-036702-11.

28. T. Neuhaus, O. Zimmermann, U. H. E. Hansmann, Ring polymer simulations with global radius of curvature//Phys. Rev. E- 2007. Vol. 75, p. 051803-1051803-10.

29. W.Paul, M.Miiller, Enhanced sampling in simulations of dense systems: The phase behavior of collapsed polymer globules//J. Chem. Phys.- 2001.- Vol. 115, p. 630-635.

30. И.М. Лифшиц, А.Ю. Гросберг, A.P. Хохлов, Объемные взаимодействия в статистической физике полимерной макромолекулы//УФН- 1979.- Vol. 127. вып. 3, р. 353-389.

31. A.Yu. Grosberg, D.V. Kuznetsov, Quantitative theory of the globule-to-coil transition. 1. link density distribution in a globule and its radius of gyration. //Macromolecules- 1992,- Vol.25, p. 1970-1979.

32. A.Yu. Grosberg, D.V. Kuznetsov, Quantitative theory of the globule-to-coil transition. 2. density-density correlation in a globule and the hydrodynamic radius of a macromolecule.//Macromolecules- 1992. Vol. 25, p. 1980-1990.

33. A.Yu. Grosberg, D.V. Kuznetsov, Quantitative theory of the globule-to-coil transition. 3. globule-globule interaction and polymer solution binodal and spinodal curves in the globular range.//Macromolecules 1992.- Vol.25, p. 1991-1995.

34. A.Yu. Grosberg, D.V. Kuznetsov, Quantitative theory of the globule-to-coil transition. 4. comparision of theoretical results with eperimental data. // Macromolecules- 1992. Vol. 25, p. 1996 - 2003.

35. B. Duplantier, Geometry of polymer chains near the theta-point and dimensional regularization.//J. Chem. Phys.- 1987.- Vol.86, p. 4233-4244.

36. А.Э. Аринштейн, Ориентационно-коррелированные блуждания и статистика жесткоцепных полимерных молекул.//ЖЭТФ 2000.- Vol. 118, р. 232-258.

37. A.Yu. Grosberg, A.R. Khokhlov, Statistical theory of polymeric lyotropic liquid crystals//Adv. Polym. Sci. 1981.- Vol.41, p. 53-97.

38. K. Yoshikawa, M. Takahashi, V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov, Large discrete transition in a single dna molecule appears continuous in the enseble. //Phys. Rev. Lett.- 1996.- Vol.76, p.3029-3031.

39. V.V. Vasilevskaya, A.R. Khokhlov, S. Kidoakai, K. Yoshikawa, Structure of collapsed persistant macromolecule: Toroid vs. spherical globule//Biopolymers 1997.- Vol.41, p. 51-60.

40. Yu.A. Kuznetsov, E.G. Timoshenko, K.A. Dawson, New orientationally ordered phases of a homopolymer // J. Chem. Phys. 1996. - Vol. 104, p. 336-341.

41. Yu.A. Kuznetsov, E.G. Timoshenko, K.A. Dawson, Equilibrium and kinetic phenomena in a stiff homopolymer and possible applications to dna//J. Chem. Phys.- 1996.- Vol. 105, p. 7116-7134.

42. M.R. Stukan, V.A. Ivanov, M. Muller, K. Binder W. Paul, Phase diagram of solutions of stiff-chain macromolecules: A monte carlo simulation//J. Chem. Phys. 2003. - Vol. 118, p. 10333-10342.

43. A.M. Ельяшевич, A.M. Скворцов, Исследование конформационных свойств полимерных цепей различной жесткости методом Монте-Крало //Молекулярная биология- 1971.- Vol. 5, р. 204.

44. П.Г. Халатур, Размеры и форма клубков полиметилена в растворе. Им-митация на ЭВМ//Высокомолекулярные соединения А- 1979.- Vol.21, р. 2687.

45. П.Г. Халатур, Влияние объемных взаимодействий на форму полимерного клубка//Высокомолекулярные соединения А- 1980.- Vol. 22, р. 2226.

46. Н. Noguchi, К. Yoshikawa, Morphological variation in a collapsed single homopolymer chain//J. Chem. Phys.- 1998.- Vol. 109, p. 5070-5077.

47. T. Sakaue, K. Yoshikawa, Folding/unfolding kinetics on a semiflexible polymer chain//J. Chem. Phys.- 2002,- Vol. 117, p. 6323-6330.

48. V.A. Ivanov, W. Paul, K. Binder, Finite chain length effect on the coil-globule transition of stiff-chain macromolecules: A monte carlo simulation// J. Chem. Phys. 1998. - Vol. 109, p. 5659-5669.

49. Y. Zhou, M. Karplus, J.M. Wichert, C.K. Hall, Equilibrium thermodynamics of homopolymers and clusters: Molecular dynamics and monte carlo simulations of systems with square-well interactions//J. Chem. Phys.- 1997. Vol. 107, p. 10691-10708. '

50. V.A. Ivanov, M.R. Stukan, V.V. Vasilevskaya, K. Binder W. Paul, Structures of stiff macromolecules of finite chain length near the coil-globule transition: A monte carlo simulation//Macromol.Theory Simul.- 2000.- Vol.9, p. 488499.

51. M.R. Stukan, V.A. Ivanov, A.Yu. Grosberg, K. Binder W. Paul, Chain length dependence of the state diagram of a single stiff-chain macromolecules: A monte carlo simulation//J. Chem. Phys.- 2003.- Vol. 118, p. 3392-3400.

52. F. Rampf, W. Paul, K. Binder, On the first-order collapse transition of a three-dimensional, flexible homopolymer chain model // Europhys. Lett. 2005. -Vol. 70, p. 628-634.

53. W. Paul, F. Rampf, T. Strauch, K. Binder, New results on the collapse transition(s) of flexible homopolymers// Macromol. Symp. 2007.- Vol.252, p. 1-11.

54. A. Wu, Polymer Interfaces and Adhesion. New York: M. Dekker, 1982.

55. I.C. Sanchez, editor Physics of Polymer Surfaces and Interfaces. Boston: Butterworth-Heinemann, 1992.

56. E. Eisenriegler, Polymers Near Surface. Singapore: World Scientific, 1993.

57. G. J. Fleer, M. A. Cohen-Stuart, J. M. H. M. Scheutjens, T. Cosgrove, B. Vincent, Polymers at Interfaces. London: Chapman and Hall, 1993.

58. A. N. Semenov, J.-F. Joanny, A. Johner, Theoretical and Mathematical Models in Polymer Research. San Diego: Academic Press, 1998.

59. S. Granick, editor Polymers in Confined Environments. V. 138 of Adv. Polym. Science Berlin: Springer, 1999.

60. S. К. Kumar A. Karim, editor Polymer Surfaces, Interfaces and Thin Films.- Singapore: World Scientific, 2000.

61. W. Norde, Colloids and Interfaces in Life Sciences. V. 15 of Adsorption of Biopolymers New York: M. Dekker, 2003.

62. W. Norde A. Baszkin, Physical Chemistry of Biological Interfaces. -Dordrecht: Kluwer Acad. Publ, 2003.

63. S. Metzger, M. Miiller, K. Binder, J. Baschnagel, Surface excess in dilute polymer solutions and the adsorption transition versus wetting phenomena// J. Chem. Phys.- 2003,- Vol. 118, p. 8489-8499.

64. H. L. Frisch, R. Simha, F. R. Eirich, Statistical mechanics of polymer adsorption//J. Chem. Phys.- 1953,- Vol. 21, p. 365-366.

65. P. G. Gennes, Scaling theory of polymer adsorption// J. Phys. (Paris)- 1976.- Vol. 37, p. 1445-1452.

66. P. G. Gennes, Conformations of polymers attached to an interface//Macromol.- 1980. Vol. 13, p. 1069-1075.

67. E. Eisenriegler, K. Kremer, K. Binder, Adsorption of polymer chains at surfaces: Scaling and monte carlo analyses// J. Chem. Phys.- 1982.- Vol. 77, p.6296-6320.

68. H. W. Diehl, M. Shpot, Massive field-theory approach to surface critical behavior in three-dimensional systems//Nucl. Phys. B- 1998.- Vol.528, p. 595-647.

69. H. Meirovitch, S. Livne, Computer simulation of long polymers adsorbed on a surface, ii. critical behavior of a single self-avoiding walk// J. Chem. Phys. -1988.- Vol.88, p. 4507-4515.

70. R. Ilegger, P. Grassberger, Chain polymers near an adsorbing surface // J. Phys. A- 1994.- Vol.27, p.4069-4081.

71. T. Vrbova, S. G. Whittington, Adsorption and collapse of self-avoiding walks and polygons in three dimensions// J. Phys. A: Math. Gen.- 1996.- Vol. 29, p. 6253-6264.

72. Т. Vrbova, S. G. Whittington, Adsorption and collapse of self-avoiding walks in three dimensions: A monte carlo study// J. Phys. A: Math. Gen.- 1998. -Vol. 27, p. 3989-3998.

73. T. Vrbova, S. G. Whittington, Adsorption of self-avoiding walks at an impenetrable plane in the expanded phase: a monte carlo study// J. Phys. A: Math. Gen.- 1999. Vol. 32, p. 5469-5475.

74. A. Sikorski, Computer simulation of adsorbed polymer chains with a different molecular architecture//Macromol. Theory Simul. 2001. - Vol. 10, p. 38-45.

75. A. Sikorski, Structure of adsorbed polymer chains: A monte carlo study// Macromol. Theory Simul. 2002.- Vol. 11, p. 359-364.

76. J. De Joannis, C. W. Park, J. Thomatos, I. A. Bitsanis, Homopolymer physisorption: A monte carlo study//Langmuir 2001.- Vol. 17, p. 69-77.

77. T. Bleha P. Cifra, Steric exclusion/adsorption compensation in partitioning of polymers into micropores in good solvents//Polymer 2000.- Vol.41, p. 1003-1009.

78. P. Cifra, Adsorption profiles of long-chain polymer in semidilute solutions physisorbed to a wall // Macromol. Theor. Simul. 2003. Vol. 12, p. 270275.

79. J. Joannis, R. K. Ballamundi, C.-W. Рак, J. Thomatos, I. A. Bitsanis, Scaling of homopolymers next to adsorbing surfaces: A monte carlo study//Europhys.- - Lett.- 2001.- Vol.56, P.-200-206.

80. S. Metzger, M. Miiller, K. Binder, J. Baschnagel, Adsorption transition of a polymer chain at a weakly attractive surface: Monte carlo simulation of off-lattice models//Macromol. Theory Simul.- 2002,- Vol. 11, p. 985-995.

81. A, Milchev, K. Binder, Static and dynamic properties of adsorbed chains at surfaces: Monte carlo simulation of a bead-spring model // Macromolecules -1996. Vol. 29, p. 343-354.

82. K. Binder, A. Milchev, J. Baschnagel, Simulation studies on the dynamics of polymers at interfaces//Annu. Rev. Mater. Sci.- 1996.- Vol. 26, p. 107-134.

83. R. Descas, J.-U. Sommer, A. Blumen, Static and dynamic properties of tethered chains at adsorbing surfaces: A monte carlo study // J. Chem. Phys. 2004. - Vol. 120, p. 8831-8840.

84. A. Blumen R. Descas, In Computational Soft Matter: From Synthetic Polymers to Proteins. Poster Abstracts. Jiilich: NIC, 2004.

85. R. Descas, J.-U. Sommer, A. Blumen, Dynamical scaling of single chains on adsorbing substrates: Diffusion processes//J. Chem. Phys. 2005.- Vol. 122, p.134903-1-134903-10.

86. R. Descas, J.-U. Sommer, A. Blumen, Concentration and saturation effects of tethered polymer chains on adsorbing surfaces// J. Chem. Phys. 2006. - Vol. 125, p. 214702-1-214702-11.

87. M. Bachmann, W. Janke, Multicanonical chain-growth algorithm//Phys. Rev. Lett. 2003.- Vol.91, p.208105-1-208105-4.

88. M. Bachmann, W. Janke, Conformational transitions of nongrafted polymers near an absorbing substrate//Phys. Rev. Lett. 2005. - Vol. 95, p. 058102-1058102-4.

89. M. Bachmann, W. Janke, Substrate specificity of peptide adsorption: A model study// Phys. Rev. E- 2006.- Vol.73, p. 020901-1-020901-4.

90. R. Rajesh, D. Dhar, D. Giri, S. Kumar, Y. Singh, Adsorption and collapse transitions in a linear polymer chain near an attractive wall//Phys. Rev. E — 2002. Vol. 65, p. 056124-1-056124-7. ~

91. J. Krawczyk, A. L. Owczarek, T. Prellberg, A. Rechnitzer, Layering transitions for adsorbing polymers in poor solvents//Europhys. Lett. 2005.- Vol. 70, p. 726-732.

92. A. L. Owczarek, A. Rechnitzer, J. Krawczyk, T. Prellberg, On the location of the surface-attached globule phase in collapsing polymers// J. Phys. A: Math. Theor. 2007. - Vol. 40, p. 13257-13267.

93. J. Luettmer-Strathmann, F. Rampf, W. Paul, K. Binder, Transitions of tethered polymer chains: A simulation study with the bond fluctuation lattice model//J. Chem. Phys. 2008.- Vol. 128, p. 064903-1-064903-15.

94. A. A. Gorbunov, А. М. Skvortsov, J. Male, G. J. Fleer, Mapping of continuum and lattice models for describing the adsorption of an ideal chain anchored to a planar surface//J. Chem. Phys. 2001.- Vol. 114, p. 5366-5375.

95. D. Bonn, Wetting transitions // Current Opinion in Colloid and Interface Science- 2001.- Vol.6, p. 22-27.

96. Т. K. Xia, J. Ouyang, M. W. Ribarsky, U. Landmann, Interfacial alkane films //Phys. Rev. Lett.- 1992.- Vol. 69, p. 1967-1970.

97. T.Kreer, M.H. Mueser, K. Binder, J. Klein, Frictional drag mechanisms between polymer-bearing surfaces//Langmuir- 2001.- Vol. 17, p. 7804-7813.

98. T. Kreer, M.H. Mueser, K. Binder, Frictional drag mechanisms between polymer-bearing surfaces//Langmuir- 2003.- Vol. 19, p. 7551 -7559.

99. T. Kreer, S. Metzger, M. Mueller, K. Binder, J. Baschnagel, Static properties of end-tethered polymers in good solution: A comparison between different models//JCP- 2004,- Vol.120, p. 4012-4023.

100. G.S. Grest, M. Murat, Structure of grafted polymeric brushes in solvents of varying quality: A molecular dynamics study//Macromolecules- 1993,- Vol. 26, p. 3108-3117.

101. M. Mueller, K. Binder, Wetting and capillary condensation in symmetric polymer blends: A comparison between monte carlo simulations and self-consistent field calculations//Macromolecules- 1998. Vol. 31, p. 8323-8346.

102. Б. Bouchaud, M. Daoud, Polymer adsorption: concentration effects// J. Phys. (Paris) 1987. - Vol. 48, p. 1991-2000.

103. P.G. Gennes, P. Pincus, Scaling theory of polymer adsorption: Proximal exponent//J. Phys. Lett. (Paris)- 1983.- Vol.44, p. 241-246.

104. P.G. Gennes, Polymer solutions near an interface. 1. adsorption and depletion layers//Macromolecules- 1981.- Vol.44, p. 1637-1644.

105. L. I. Klushin, A. M. Skvortsov, F. A. M. Leermakers, Exactly solvable model with stable and metastable states for a polymer chain near an adsorbing surface//J. Chem. Phys.- 2002,- Vol.66, p. 036114-1-039114-16.

106. L. I. Klushin, A. M. Skvortsov, A. A. Gorbunov, Adsorption of a macromolecule in an external field: An exactly solvable model with bicritical behavior//Phys. Rev. E- 1997.- Vol.56, p. 1511-1521.

107. H. Zhou, J. Zhou, Z.C. Ou-Yang, S. Kumar, Collapse transition of two-dimensional flexible and semiflexible polymers // Phys. Rev. Lett. 2006. -Vol. 97, p. 158302-1-158302-4.

108. A. N. Semenov, Adsorption of a semiflexible wormlike chain//Eur. Phys. J. E- 2002,- Vol.9, p. 353-363.

109. A. R. Khokhlov, F. F. Ternovsky, E. A. Zheligovskaya, Statistics of stiff polymer chains near an adsorbing surface// Macromol. Chem. Theory Simul.- 1993.- Vol.2, p. 151-168.

110. Т. M. Birshtein, E. B. Zhulina, A. M. Skvortsov, Adsorption of polypeptides on solid surfaces, i. effect of chain stiffness//Biopolymers- 1979.- Vol. 18, p. 1171 1186.

111. E. B. Zhulina, Т. M. Birshtein, A. M. Skvortsov, Adsorption of polypeptides on the solid surface, ii. effect of secondary chain structure and helix-coil transition //Biopolymers- 1980.- Vol.19, p.805-821.

112. E. B. Zhulina, A. A. Gorbunov, Т. M. Birshtein, A. M. Skvortsov, Adsorption of the polypeptides on a solid surface, iii. behavior of stiff chains in a pore// Biopolymers- 1982,- Vol. 21, p. 1021-1036.

113. E. Yu. Kramarenko, R. G. Winkler, P. Reineker, A. R. Khokhlov, Molecular dynamics simulation study of adsorption of polymer chains with variable degree of rigidity, i. static properties // J. Chem. Phys. 1996. - Vol. 104, p. 4806-4813.

114. A. Yethiraj, Effect of chain1 stiffness on the conformational properties, pair correlations, and equation of state of polymer melts// J. Chem. Phys.- 1994.- Vol. 100, p. 4691-4694.

115. S. Stepanow, Adsorption of a semiflexible polymer onto interfaces and surfaces //J. Chem. Phys.- 2001.- Vol. 115, p. 1565-1568.

116. D.V. Kuznetsov, W. Sung, A green's-function perturbation theory for nonuniform semiflexible polymers: Phases and their transitions near attracting surfaces//J. Chem. Phys.- 1997.- Vol.107, p.4729-4740.

117. D.V. Kuznetsov, W. Sung, Semiflexible polymers near attracting surfaces// Macromolecules- 1998,- Vol. 31, p. 2679-2682.

118. V.V. Vasilevskaya, A. R. Khokhlov, Y. Matsuzawa, K. Yoshikawa, Collapse of single dna molecule in poly(ethylene glycol) solutions// J. Chem. Phys. 1995.- Vol. 102, p. 6595-6602.

119. C. Wu, X. Wang, Globule-to-coil transition of a single homopolymer chain in solution//Phys. Rev. Lett.- 1998.- Vol.80, p. 4092-4094.

120. G. Maurstad, В. T. Stokke, Metastable and stable states of xanthan polyelectrolyte complexes studied by atomic force microscopy//Biopolymers-2004.- Vol.74, p. 199-213.

121. S. Danielsen, К. M. Varum, В. T. Stokke, Structural analysis of chitosan mediated dna condensation by afm: Influence of chitosan molecular parameters //Biomacromolecules- 2004,- Vol.5, p. 928-936.

122. W. Paul, K. Binder, D.W. Ileermann, K. Kremer, Crossover scaling in semidilute polymer solutions: a monte carlo test// J. Phys II (Paris) 1991. — Vol. 1, p. 37-60.

123. K.G. Honnell, J.G. Curro, K.S. Schweizer, Local structure of semiflexible polymer melts//Macromolecules- 1990.- Vol. 23, p. 3496-3505.

124. N. Metropolis, A. Rosenblutn, M. Rosenbluth, A. Teller, E. Teller, Equation of state calculations by fast computing machines // J. Chem. Phys. 1953. -Vol.21, p. 1087-1092.

125. N. B. Wilding, M. Muller, K. Binder, Chain length dependence of the polymer-solvent critical point parameters// J. Chem. Phys.- 1996.- Vol. 105, p.802-809.

126. F. Rampf, K. Binder, W. Paul, The phase diagram of a single polymer chain: New insights from a new simulation method//J. Polym. Sci B: Polym. Phys.- 2006. Vol. 44, p. 2542-2555.

127. I. Carmesin, K. Kremer, Static and dynamic properties of two-dimensional polymer melts//J. Phys (Paris) 1990. - Vol. 51, p. 915-932.

128. B.A. Иванов Ю.А. Мартегльянова, Изучение конформации одиночной жесткоцепной макромолекулы методом компьютеного моделирования // Вестник МГУ, Серия 3. Физика. Астрономия. 2005. - Vol. 3, р. 58-60.

129. V.A. Ivanov, J.A. Martemyanova, Monte carlo computer simulation of a single semi-flexible macromolecule at a plane surface // Macromol. Symp. 2007. -Vol. 252, p. 12-23.