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  5. Characterizing Polymer Hydration Shell Compressibilities with the Small-System Method
 
  • Details
2020
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Characterizing Polymer Hydration Shell Compressibilities with the Small-System Method

File(s)
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Hauptpublikation
nanomaterials-10-01460-v2 (2).pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.68 MB
TUDa URI
tuda/7092
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-186512
Autor:innen
Tripathy, Madhusmita ORCID 0000-0002-8068-5374
Bharadwaj, Swaminath ORCID 0000-0002-6875-3506
Shadrack Jabes, Barnabas
van der Vegt, Nico F. A. ORCID 0000-0003-2880-6383
Kurzbeschreibung (Abstract)

The small-system method (SSM) exploits the unique feature of finite-sized open systems, whose thermodynamic quantities scale with the inverse system size. This scaling enables the calculation of properties in the thermodynamic limit of macroscopic systems based on computer simulations of finite-sized systems. We herein extend the SSM to characterize the hydration shell compressibility of a generic hydrophobic polymer in water. By systematically increasing the strength of polymer-water repulsion, we find that the excess inverse thermodynamic correction factor (∆1/Γ∞s) and compressibility (∆χs) of the first hydration shell change sign from negative to positive. This occurs with a concurrent decrease in water hydrogen bonding and local tetrahedral order of the hydration shell water. The crossover lengthscale corresponds to an effective polymer bead diameter of 0.7 nm and is consistent with previous works on hydration of small and large hydrophobic solutes. The crossover lengthscale in polymer hydration shell compressibility, herein identified with the SSM approach, relates to hydrophobic interactions and macromolecular conformational equilibria in aqueous solution. The SSM approach may further be applied to study thermodynamic properties of polymer solvation shells in mixed solvents.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Anorganische Chemie
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Nanomaterials
Jahrgang der Zeitschrift
10
Heftnummer der Zeitschrift
8
ISSN
2079-4991
Verlag
MDPI
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2020
Verlags-DOI
10.3390/nano10081460
PPN
479665737

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