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Effect of particle insertion on Poly(3-hexylthiophene) brush’s π-π stacking

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Pantawane, Sanwardhini ; Müller, Sebastian Johannes ; Gekle, Stephan:
Effect of particle insertion on Poly(3-hexylthiophene) brush’s π-π stacking.
In: Computational Materials Science. Bd. 226 (2023) . - 112253.
ISSN 1879-0801
DOI: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2023.112253

Abstract

A key mechanism in organic thin film transistor based biosensors is the change in charge carrier mobility caused by the disruption of π-π bonds in the selfassembled monolayers of conjugated polymers due to the attachment of the target analyst. We study the particle induced conformational changes of a π-π stacked Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) brush using Molecular Dynamics simulations to mimic this event. The polymer brush is modeled using a Martini coarse-grained forcefield and Lennard-Jones particles of different sizes (0.5 nm < Rp < 3 nm) are inserted up to different heights in the brush. We quantify the disruption of the initially perfectly aligned π-π stack network using three properties: (i) the spatial P3HT monomer density profile, (ii) the spatial distribution of π-π bound monomer pairs, and (iii) the connectivity of the disrupted network. The perturbation of the brush leads to a short-ranged depletion of monomers at the particle position and the subsequent rearrangement of the entire π-π stack network. Interestingly, we find that the ratio of π-π -bound monomer pairs compared to unbound pairs increases in the neighborhood of the particle. We attribute this observation to crowding effects occurring in the brush when the particle penetrates. In general, we find stronger effects for deeper penetration.

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Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten
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Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Professur Theoretische Physik VI - Simulation und Modellierung von Biofluiden > Professur Theoretische Physik VI - Simulation und Modellierung von Biofluiden - Univ.-Prof. Dr. Stephan Gekle
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 23 Mai 2023 06:20
Letzte Änderung: 23 Mai 2023 06:20
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/76508