Comparison of the Adsorption Transition for Grafted and Nongrafted Polymers

We compare the thermodynamic behavior of a finite single nongrafted polymer near an attractive substrate with that of a polymer grafted to that substrate. After we recently found first-order-like signatures in the microcanonical entropy at the adsorption transition in the nongrafted case, and given the fact that many studies on polymer adsorption in the past have been performed for grafted polymers, the question arises, to what extent and in what way does grafting change the nature of the adsorption transition? This question is tackled here using a coarse-grained off-lattice polymer model and covers not only the adsorption transition but also all other transitions a single polymer near an attractive substrate of varying strengths undergoes. Because of the impact of grafting especially on the translational but also on the conformational entropy of desorbed chains, the adsorption transition is affected the strongest. Our results are obtained by a combined canonical and microcanonical analysis of parallel tempering Monte Carlo data.Comment: 8 pages, 6 figure

Systematic Microcanonical Analyses of Polymer Adsorption Transitions

In detailed microcanonical analyses of densities of states obtained by extensive multicanonical Monte Carlo computer simulations, we investigate the caloric properties of conformational transitions adsorbing polymers experience near attractive substrates. For short chains and strong surface attraction, the microcanonical entropy turns out to be a convex function of energy in the transition regime, indicating that surface-entropic effects are relevant. Albeit known to be a continuous transition in the thermodynamic limit of infinitely long chains, the adsorption transition of nongrafted finite-length polymers thus exhibits a clear signature of a first-order-like transition, with coexisting phases of adsorbed and desorbed conformations. Another remarkable consequence of the convexity of the microcanonical entropy is that the transition is accompanied by a decrease of the microcanonical temperature with increasing energy. Since this is a characteristic physical effect it might not be ignored in analyses of cooperative macrostate transitions in finite systems.Comment: 8 pages, 6 figure

Statistisches Gleichgewichtsverhalten Endlicher Polymere in der Nähe Attraktiver Oberflächen

Untersuchungen zum statistischen Verhalten von Polymerketten auf anziehenden Oberflächen stellen ein spannendes Forschungsgebiet dar aufgrund des Wechselspiels zwischen dem Entropiegewinn bei Ablösung von der einschränkenden Oberfläche und dem Energiegewinn bei der Bildung von Oberflächenkontakten. Für gute und Theta-Lösungen und lange Ketten ist dieses Gebiet recht alt und gut verstanden, doch gibt es immer noch eine Reihe von offenen Fragen, insbesondere zu endlich langen Polymeren, die gerade im Zeitalter zunehmender Miniaturisierung und experimenteller Auflösung Klärung bedürfen, aber nicht zuletzt auch von prinzipiellem Interesse sind. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Gleichgewichtsverhalten einer endlich langen Polymerkette in Lösung in der Nähe einer anziehenden Oberfläche. Die Anziehungsstärke wird dabei systematisch variiert und der Einfluss auf die Konformation des Homopolymers studiert. Dies geschieht im kanonischen und im mikrokanonischen Ensemble, die im betrachteten endlichen System nicht identisch sind. Da die Lösungsmittelstärke des selbstwechselwirkenden Polymers durch die Temperatur variiert werden kann, gelang so eine systematische Studie einer Reihe von Konformationsübergängen. Ob das Polymer an einem Ende irreversibel mit der Oberfläche verbunden ist oder sich zu einem gewissen Grad von ihr entfernen kann, spielt für insbesondere den Adsorptionsübergang eine Rolle, die untersucht wird. Anschließend wurde der Einfluss nicht homogener Oberflächenanziehung in Form von attraktiven Streifenpotentialen auf der Oberfläche auf die zuvor beschriebenen Konformationsübergänge studiert. Die Natur der so forcierten Mustererkennung konnte unter anderem abhängig von Streifenbreite und -stärke detailliert beleuchtet und mit dem Verhalten an homogenen Oberflächen in Bezug gesetzt werden. Sämtliche Daten wurden mit Monte-Carlo-Computersimulationen in generalisierten Ensemblen und einem Polymermodell, das atomare Details vernachlässigt, gewonnen

Statistisches Gleichgewichtsverhalten Endlicher Polymere in der Nähe Attraktiver Oberflächen

Untersuchungen zum statistischen Verhalten von Polymerketten auf anziehenden Oberflächen stellen ein spannendes Forschungsgebiet dar aufgrund des Wechselspiels zwischen dem Entropiegewinn bei Ablösung von der einschränkenden Oberfläche und dem Energiegewinn bei der Bildung von Oberflächenkontakten. Für gute und Theta-Lösungen und lange Ketten ist dieses Gebiet recht alt und gut verstanden, doch gibt es immer noch eine Reihe von offenen Fragen, insbesondere zu endlich langen Polymeren, die gerade im Zeitalter zunehmender Miniaturisierung und experimenteller Auflösung Klärung bedürfen, aber nicht zuletzt auch von prinzipiellem Interesse sind. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Gleichgewichtsverhalten einer endlich langen Polymerkette in Lösung in der Nähe einer anziehenden Oberfläche. Die Anziehungsstärke wird dabei systematisch variiert und der Einfluss auf die Konformation des Homopolymers studiert. Dies geschieht im kanonischen und im mikrokanonischen Ensemble, die im betrachteten endlichen System nicht identisch sind. Da die Lösungsmittelstärke des selbstwechselwirkenden Polymers durch die Temperatur variiert werden kann, gelang so eine systematische Studie einer Reihe von Konformationsübergängen. Ob das Polymer an einem Ende irreversibel mit der Oberfläche verbunden ist oder sich zu einem gewissen Grad von ihr entfernen kann, spielt für insbesondere den Adsorptionsübergang eine Rolle, die untersucht wird. Anschließend wurde der Einfluss nicht homogener Oberflächenanziehung in Form von attraktiven Streifenpotentialen auf der Oberfläche auf die zuvor beschriebenen Konformationsübergänge studiert. Die Natur der so forcierten Mustererkennung konnte unter anderem abhängig von Streifenbreite und -stärke detailliert beleuchtet und mit dem Verhalten an homogenen Oberflächen in Bezug gesetzt werden. Sämtliche Daten wurden mit Monte-Carlo-Computersimulationen in generalisierten Ensemblen und einem Polymermodell, das atomare Details vernachlässigt, gewonnen

Phytogenic Ingredients from Hops and Organic Acids Improve Selected Indices of Welfare, Health Status Markers, and Bacteria Composition in the Caeca of Broiler Chickens

The objective of this study was to determine the influence of phytogenic product-supplemented, organic acid-supplemented, and prebiotic-supplemented diets on the production results, antioxidative status, and selected welfare indices in broiler chickens. A total of 1155 one-day old male Ross 308 broilers were randomly assigned to one of three treatment groups: Group C, no additives; Group A, supplemented with phytogenic supplement (50% hop); and Group P, supplemented with 65% organic acids and their salts, and 30% prebiotic complex. Health condition and production results were monitored during the entire experiment. After 42 days, 10 birds from each dietary treatment group were selected for blood sampling and slaughter analysis. The results obtained revealed that over the whole feeding period, none of the investigated additives significantly affected broiler performance indices. However, feeding the birds treatment-A increased the relative abundance of Bifidobacterium in caecal digesta compared to the other treatments, whereas feeding treatment-P increased the relative abundance of Lactobacillus compared to the control treatment. Overall, treatment-A was more effective at increasing relative abundance of Clostridia in birds at 42 days of age than treatment-P. Finally, there were no changes in blood levels of antioxidant indices or liver function indicators