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B2: Vielteilcheneffekte und optimierte Abbildungsschemata für systematische Vergröberungsmethoden

Die Erfahrungen mit einer zunehmenden Zahl von vergröberten Modellen für komplexe Flüssigkeiten haben gezeigt, dass Vielteilcheneffekte wesentlich sind und für eine quantitative Reproduktion thermodynamischer und struktureller Eigenschaften des Systems nicht vernachlässigt werden können. Das Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, bestehende Vergröberungsverfahren um Vielteilchenbasisfunktionen zu erweitern. Das Projekt wird weiterhin dem Konsortium eine ausgereifte Plattform für systematische Vergröberung bereitstellen (Softwarepaket VOTCA, www.votca.org).


Computational materials discovery in soft matter
T. Bereau, D. Andrienko, K. Kremer
APL Mat 4, 053101 (2016);
doi:10.1063/1.4943287

Soft matter embodies a wide range of materials, which all share the common characteristics of weak interaction energies determining their supramolecular structure. This complicates structure-property predictions and hampers the direct application of data-driven approaches to their modeling. We present several aspects in which these methods play a role in designing soft-matter materials: drug design as well as information-driven computer simulations, e.g., histogram reweighting. We also discuss recent examples of rational design of soft-matter materials fostered by physical insight and assisted by data-driven approaches. We foresee the combination of data-driven and physical approaches a promising strategy to move the field forward.

Comparison of systematic coarse-graining strategies for soluble conjugated polymers
Christoph Scherer and Denis Andrienko
Eur. Phys. J. Spec. Top. 225, 1441-1461, (2016);
doi:10.1140/epjst/e2016-60154-9

We assess several systematic coarse-graining approaches by coarse-graining poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), a polymer showing π-stacking of the thiophene rings and lamellar ordering of the π-stacked structures. All coarse-grained force fields are ranked according to their ability of preserving the experimentally known crystalline molecular arrangement of P3HT. The coarse-grained force fields parametrized in the amorphous melt turned out to accurately reproduce the structural quantities of the melt, as well as to preserve the lamellar ordering of the P3HT oligomers in π-stacks. However, the exact crystal structure is not reproduced. The combination of Boltzmann inversion for bonded and iterative Boltzmann inversion with pressure correction for nonbonded degrees of freedom gives the best coarse-grained model.

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